Jarenlang bestond het verrichten van wetenschappelijk onderzoek uit het stellen van een hypothese, die daarna werd getest. Deze methode is achterhaald, nu er zoveel medische data beschikbaar zijn, dat het niet langer nodig is voor ieder onderzoek opnieuw data te vergaren. Atul Butte van de University of California vertelt hoe big data versneld kan zorgen voor een gepersonaliseerde behandeling. “Je hebt geen klinische studies meer nodig om nieuwe behandelmethodes te ontwikkelen.”
Atul Butte MD PhD is directeur van het Institute for Computational Health Sciences, onderdeel van de University of California. Hij is een van de sprekers op Dreamforce, het jaarlijkse klantenevenement van Salesforce.com.
Dankzij de introductie van Health Cloud kwamen dit jaar veel mensen uit de zorg op het evenement af. Artsen, medisch onderzoekers, ziekenhuisdirecties, farmaceuten. Allemaal op zoek naar meer kennis over hoe ze de enorme hoeveelheden medische data beter kunnen benutten.
Butte loopt hierin voorop. “Onze studenten doen nauwelijks nog op de traditionele manier onderzoek. Ze verzamelen geen data meer via klinische studies, maar richten zich op de data die er al zijn. Het mooie is: er zijn al ontzettend veel open databronnen. Van databases met genetisch materiaal tot en met beeldbanken met MRI-images. Dit zorgt voor een enorme versnelling van onderzoek naar ontstaansoorzaken van ziekten.”
Genafwijking ontdekken
Hij houdt een kleine chip omhoog. “Dit is een GeneChip. Je stopt er wat genetisch materiaal in en hij meet of er bij deze patiënt sprake is van een ons al bekende genafwijking die hoogstwaarschijnlijk een ziekte gaat veroorzaken, zoals bijvoorbeeld het bekende borstkankergen”, zegt Butte. Die ene chip kan nog niet zulke heel ingewikkelde berekeningen maken, maar er zijn ook al apparaatjes die 16 en zelfs 64 GeneChips combineren om veel dieper te graven.
Artsen kunnen op deze manier veel sneller én beter vaststellen welke variant van een ziekte mensen hebben en daarop hun medicatie afstemmen. Een ander voordeel: mensen die hun genetisch materiaal op deze manier laten onderzoeken, geven daarmee toestemming dat hun materiaal geanonimiseerd terechtkomt in een wereldwijde database. “Er zijn nu al 1 miljoen genetische datasets beschikbaar die onderzoekers kunnen gebruiken.
Die data zijn voor iedereen beschikbaar. In de database zitten 16000 samples van vrouwen met borstkanker. Dat zijn meer datasets dan welk ziekenhuis dan ook beschikbaar heeft. Het is een prachtige bron van onderzoeksmateriaal, voor onze universiteit zelfs verreweg de belangrijkste bron.” Om de medisch specialisten en medisch onderzoekers in de zaal daarna direct toe te spreken: “Als jullie nu nog bezig zijn met het vinden van patiënten die willen meedoen aan een onderzoek, dan loop je achter de feiten aan. Want de data zijn er al.”
Atul Butte MD PhD, directeur van het Institute for Computational Health Sciences
Open data
In de VS alleen al delen 2400 laboratoria hun data op deze manier. Dat is publieke big data, ofwel open data. Toegankelijk voor elke burger. Dat leidde al tot een opmerkelijke vinding van een 17-jarig high school meisje. Zij ontwikkelde een kunstmatig brein dat is gespecialiseerd in het juist diagnosticeren van een bepaald type agressieve borstkanker. De industrie heeft haar vinding opgepikt en op basis van haar inzichten een nieuwe diagnostische test ontwikkeld die heel snel en tegen lage kosten uitsluitsel geeft. “Te gek”, roept Butte uit. “Een middelbare scholier die een betere diagnostische methode bedenkt voor borstkanker. Dankzij die open data.”
Nieuwe manieren van diagnostiek maken vrij snel een einde aan de ‘International Classification of Deseases and causes of death’, de ICD, voorspelt Butte. We zijn nu toe aan ICD9. En hoewel het systeem zich natuurlijk steeds doorontwikkelt, is de basis 200 jaar oud. “In ICD2 stond nog ‘Visitation of God’ als ziekte en doodsoorzaak genoemd. Het systeem waarmee we ziektes altijd hebben gediagnosticeerd, is achterhaald. Zeker nu we zulke goede mogelijkheden hebben om genetisch materiaal en radiologische beelden te vergelijken met honderdduizenden andere patiënten en zo veel nauwkeuriger, sneller en tegen lagere kosten vast te stellen welke variant van een ziekte iemand heeft.”
Citizen scientist
Behalve voor snellere en effectievere diagnostiek kunnen deze inzichten ook de farmaceutische industrie helpen bij het ontwikkelen van medicijnen. Het kost nu tussen de 3 en 12 miljard dollar om een nieuw medicijn te ontwikkelen. Deze torenhoge kosten en steeds kortere terugverdientijd vormen een rem op innovatie. Maar wat als ‘citizen scientists’ de open data gaan gebruiken om ziekteprofielen nauwkeuriger te onderkennen en mensen met dezelfde genafwijking gaan vergelijken, waarbij de ene groep een bepaald medicijn wel krijgt en de andere groep niet.
“Iedere burger kan nu onderzoeken hoe de genetische expressie verandert door medicijngebruik. De data zijn beschikbaar! We hoeven deze onderzoeken niet langer over te laten aan de farmaceutische industrie; we kunnen als citizen scientist zelf inzicht krijgen in de werking van medicijnen, als je maar genoeg genetisch materiaal hebt van mensen met dezelfde genafwijking voordat zij begonnen met hun medicijnen en nadat zij een poosje bezig zijn.”
Een andere toepassing is het gericht zoeken naar nieuwe toepassingen voor bestaande medicijnen. “Viagra is bij toeval ontdekt, doordat erotische spanning de bijwerking was van een medicijn. Maar wat als we dit soort ontdekkingen niet langer aan het toeval overlaten?”, zegt Butte. Het is een terrein waarop zijn universiteit zich nu nog niet begeeft, maar in de toekomst mogelijk wel zal doen.
Webwinkelen
Waarmee hij wel veel persoonlijke ervaring heeft, zijn webwinkels waar je allerlei medische onderzoeksexperimenten kunt kopen. Zoals AssayDepot.com. De site ziet eruit als een gewone webshop, met winkelwagentje en al. Alleen zijn de producten bijzonder. Zoals een colonscopie op enkele tientallen ratten naar de werking van een bepaald darmmedicijn voor een paar honderd dollar.
Als onderzoeker blijf je natuurlijk achter met de vraag: wat is de kwaliteit van dit onderzoek? Daarop heeft de universiteit van Californië een eenvoudig antwoord. “Allereerst controleren we de certificaten van de bedrijven om te beoordelen of ze aan onze basiscriteria voldoen. Vervolgens kopen we hetzelfde experiment bij drie bedrijven in.
Als het goed is, leveren ze vergelijkbare resultaten. Als twee met hetzelfde resultaat op de proppen komen en eentje wijkt af, doen we bij een ander bedrijf een derde test. Onze ervaring is dat de kwaliteit van de experimenten over het algemeen hoog is. En de kosten zijn significant lager dan die wij als universiteit zouden moeten maken. Bovendien zijn de resultaten sneller beschikbaar omdat we vandaag kunnen starten.”
Hij loodst ons naar de website ConverstantBio.com, een bedrijf dat bloedsamples levert van mensen met een bepaalde ziekte, zoals mensen met een bepaald type leukemie. “Ze leveren de samples binnen 48 uur overal in de Verenigde Staten, op ijs. In plaats van dat onze onderzoekers eerst maanden bezig zijn om vijftig leukemiepatiënten te zoeken voor hun onderzoek, kunnen ze nu na 48 uur al van start. Dat levert een geweldige verkorting van de onderzoektijd op.”
Hij ziet kansen op vele gebieden, vooral op terreinen waar de faalkans van clinical trials groot is. “Clinical trials zijn het duurste stukje onderzoek, en bovendien tijdrovend. Als je dat goedkoper en sneller kunt maken door data eenvoudiger beschikbaar te stellen, is er veel te winnen.”
Ethiek
Natuurlijk, Butte realiseert zich dat er ethische kanten zitten aan deze nieuwe typen van onderzoek. Hij vindt daarom dat patiënten altijd toestemming moeten geven voor gebruik van hun data en hierover goed moeten worden voorgelicht. Want als ze alleen een vakje op een formulier moeten aankruisen, realiseren ze zich vaak nauwelijks waartegen ze ja of nee zeggen.
Dan is er de legale kant. De wetgeving verschilt per land, dus hij raadt alle betrokkenen aan om zelf na te gaan wat in hun land toegestaan is. “Maar de belangrijkste vraag die je jezelf moet stellen, is: wil ik mijn patiënten op deze manier helpen? Dat moet iedere arts en iedere onderzoeker zelf bepalen.”
Een ander ethisch aspect hangt samen met zorgverzekeraars. “Het bedrijf Complete Genomics levert een apparaat waarmee iedereen een DNA-profiel kan maken op basis van een sample. De kosten zijn 33 dollar per profiel. Een bedrag dat veel consumenten zullen willen uitgeven als ze dan weten welke kans ze lopen om een bepaalde ziekte te krijgen. Maar wat gebeurt er als dit DNA-profiel in handen komt van een zorgverzekeraar? Het mag natuurlijk niet zo zijn dat iemand die een sterk verhoogde kans loopt op een bepaalde kankersoort puur door zijn genetische afkomst geen verzekering kan afsluiten”, stelt Butte scherp.
Hij ziet ook kansen voor zorgverzekeraars. “We zullen met wetgeving moeten regelen dat je mensen nooit mag uitsluiten of meer mag laten betalen omdat ze een bepaald DNA-profiel hebben. Dan haal je de basis onder het verzekeringsstelsel weg. Maar verzekeraars kunnen wel modellen verzinnen waarbij ze bepaald gedrag belonen”, stelt Butte voor. “Als je iemands DNA-profiel kent en dus de risico’s kunt inschatten dat iemand een bepaalde ziekte ontwikkelt, weet je ook welk specifiek gedrag de meeste gezondheidswinst oplevert. Natuurlijk is het voor iedereen belangrijk om fit te zijn en geen overgewicht of hoge bloeddruk te hebben, maar bij de één levert bewegen meer gezondheidswinst op, terwijl de ander meer wint bij een specifiek voedingspatroon. Als je als zorgverzekeraar daarop gericht stuurt, zie ik daar best positieve effecten in.”
Kansen voor start-ups
Butte is heilig overtuigd van de toekomst van ‘data driven medicine’. “We zijn inmiddels gewend geraakt aan het idee dat een online startup binnen enkele jaren een wereldmarktleider kan zijn. Dat gaat ook gebeuren in de medische wereld, de farmacie voorop.
De volgende Pfizer wordt gewoon in een garage gestart”, voorspelt hij. Hij heeft er al een naam voor bedacht: Garage biotechs. “Misschien een idee voor jongens en meisjes die snel geld willen verdienen. Maar vooral een idee voor artsen en onderzoekers die écht hoop willen bieden aan patiënten en hun families. Dit is de toekomst. Wacht niet af, maar ga na hoe deze ontwikkelingen jouw ziekenhuis of onderzoeksinstelling kunnen helpen bij het verkorten van de time-to-market van nieuwe therapieën.”
