Educatie - Meten De Grieken deden niet aan metingen; dat vonden deze filosofen beneden hun waardigheid. Maar de huidige wetenschap is met grote stappen vooruit gegaan dankzij metingen. En dat geldt voor de farmacologie ook: meten is weten. Je kunt op meerdere manieren meten:
Al deze manieren zijn voor een farmacoloog relevant. En op al deze terreinen zijn de afgelopen eeuwen grote sprongen voorwaarts gemaakt. Je kunt ook op meerdere niveaus meten:
Behalve het eerste niveau zijn metingen op alle andere niveaus weer van belang voor een farmacoloog. En op alle niveaus kun je kwalitatief en kwantitatief meten.
Een geneesmiddel werkt door binding aan lichaamseigen receptoren, zie ook de informatie over sleutel en slot. Deze binding kunnen we niet zien met een microscoop, hoewel er veel vooruitgang is geboekt op dit terrein. In 1590 maakte Zacharias Jansen de eerste samengestelde optische microscoop met 2 lenzen (figuur linksboven). De techniek en het gebruik van de microscoop is in Nederland door Huijgens en van Leeuwenhoek als pioniers verder ontwikkeld. In 1931 heeft Ernst Ruska de elektronen-microscoop ontdekt, waarbij met elektronen en niet meer met lichtfotonen wordt gewerkt. In 1981 is bij IBM de Scanning Tunneling Microscoop ontwikkeld, waar geen golven of deeltjes op het object worden afgestuurd, maar het object met een klein naaldje wordt afgetast (figuur rechtsboven). Het is echter vooral de röntgendiffractie techniek die ons zicht heeft geboden op de driedimensionale structuur van de sleutel-slot complexen. Dit is echter een tijdrovende en dure klus en de driedimensionale structuur geeft niet direct aan wat het kwantitatieve effect is van een geneesmiddel. Als we er van uitgaan dat het effect van een geneesmiddel wordt veroorzaakt door binding aan een receptor, moeten we de binding dus kunnen meten, en hoeven het niet per se driedimensionaal te zien. Dat is een stuk makkelijker. Het is gebruikelijk om concentraties te meten. Ook daarbij zijn er weer enkele mogelijkheden:
Vooral de tweede optie, het meten van het vrije ligand, is de standaard in de farmacologie. Er zijn dan twee soorten experimenten:
De laatste meting is routine geworden: de dosis-effect meting, waarbij de concentratie van het ligand wordt gevarieerd zodat er een reeks ontstaat van geen effect naar volledig effect. Dan wordt de concentratie ligand die het halve effect geeft, de EC50, gebruikt als maat voor de bindingskracht en werkingskracht van het geneesmiddel. Meestal worden de metingen in een grafiek gezet, waarbij de concentratie logaritmisch wordt uitgezet. Je kunt dan bijvoorbeeld het effect meten van een agonist op een receptor in aanwezigheid van steeds hogere concentratie antagonist, zoals in de figuur hieronder (met dank aan Dr. A.Sj. Koster).
Figuur. De curve met de zwarte blokjes is gemaakt zonder antagonist. De curves rechts daarvan tonen het effect van steeds oplopende concentraties antagonist. We zien dat door toevoeging van meer antagonist er ook steeds meer agonist nodig is om hetzelfde effect te bereiken. Het is natuurlijk niet mogelijk om bij een patiënt zo een bindingsmeting te doen. Hoe gaat het in de praktijk? De patiënt slikt een geneesmiddel tegen hoge bloeddruk en de dokter vraagt of hij zich beter voelt (sociologische meting – enquête/interview). De dokter meet de bloeddruk en komt tot de ontdekking dat die onveranderd is (biologisch/fysische meting). Maar bloeddruk is het resultaat van hartkracht maal vaatweerstand, dus wordt er met angiografie gekeken hoe wijd de vaten zijn, na inspuiten van een contrastmiddel (fysische metng). Maar we zijn niet in staat om te kijken of de receptor op de vaatwand wel reageert op onze vaatverwijder. Tijdens de geneesmiddelenontwikkeling, als men op zoek is naar het molecuul dat het beste geneesmiddel zou kunnen worden voor een receptor, moet dit echter wel gebeuren. Dit gebeurt door in vitro (in glas, dus niet in een levend organisme) te meten. In een reageerbuis zit dan niet alleen de receptor en het geneesmiddel, want om het effect van het geneesmiddel te meten, moet je de receptor in de celomgeving hebben. Met een cellijn kun je wel zien/meten of er effect is. Omdat een cel niet kan laten zien hoe het hele lichaam op een geneesmiddel reageert, moet er ook in vivo worden gemeten. Voordat er in gezonde vrijwilligers en daarna in een kleine groep patiënten kan worden gemeten, is men wettelijk verplicht het geneesmiddel in proefdieren te testen. Dit is een van de grootste dilemma’s van de farmacologie. De patiënten verwachten 100% veiligheid, maar de meeste mensen willen liever geen proefdieronderzoek. Daarom zijn er allemaal vervangende in vitro experimenten verzonnen, maar geen enkele van deze nieuwe experimenten kan een proefdier overbodig maken. Gelukkig wordt momenteel hard gewerkt aan uitgebreide experimentele opstellingen die hetzelfde zouden reageren als een proefdier, een soort glazen muis, en aan een computer-expert systeem (een virtuele opstelling) dat net zo reageert als een mens. Dit laatste noemt men systeem-biologie, maar dat staat nog in de kinderschoenen. Zie ook de informatie over proteomics.
Figuren van chemsoc.org/timeline. |
|