Antwerpse dataminers kraken code menselijke afweer

Mensen worden voortdurend belaagd door een hele reeks micro-organismen die ons ziek kunnen maken. Ons immuunsysteem heeft als functie deze hardnekkige indringers te herkennen en tijdig te neutraliseren. Onderzoekers van de Universiteit Antwerpen ontdekten door middel van datamining hoe het unieke DNA in T-cellen bepaalt welke specifieke indringer ze herkennen.

“Het herkennen van antigenen – deeltjes afkomstig van indringende micro-organismen – is een belangrijke taak die weggelegd is voor een speciale groep witte bloedcellen, zogenaamde T-cellen”, verduidelijk professor Kris Laukens, hoofd van Biomina, het biomedical informatics network van de Universiteit Antwerpen. “Elke persoon heeft een enorm grote diversiteit aan T-cellen die elk een eigen reeks micro-organismen kunnen herkennen.”

“Zo kan een groep van T-cellen verantwoordelijk zijn voor de herkenning van een griepvirus en een andere groep voor de herkenning van een bacteriële infectie. Maar er kan ook wat foutlopen met dit systeem. Er zijn bijvoorbeeld groepen T-cellen die verantwoordelijk geacht worden voor auto-immuunziektes zoals multiple sclerose”, aldus Laukens. “We weten al langer dat elke T-cel een stukje uniek DNA met zich meedraagt, maar tot dusver was het moeilijk te achterhalen welke T-cel welke antigenen kan herkennen.”

In een wereldprimeur hebben bioinformatici aan de Universiteit Antwerpen nu aangetoond dat het unieke stukje DNA dat elke T-cel met zich meedraagt, volstaat om te voorspellen welke antigenen deze T-cel zal herkennen. Onderzoeker Nicolas De Neuter en collega's ontwikkelden daarvoor computermodellen gebaseerd op moderne machine learning methoden.

“Binnenkort kunnen onze computermodellen met grote accuraatheid voor elke unieke T-cel de herkenningsvoorkeur voorspellen. Om dat praktisch mogelijk te maken, hebben we enkel meer data nodig zodat we onze modellen verder kunnen verfijnen”, legt Laukens uit. “En hoewel het enkele jaren geleden ondenkbaar leek, zouden die data er wel eens heel snel kunnen zijn. Vandaag al is de technologie om de unieke DNA-sequentie van elke T-cel van een persoon in kaart te brengen betaalbaar. Een eenvoudig bloedstaal volstaat.” Professor Laukens en zijn team werken intensief samen met laboratoria die met dergelijke methoden patiënten opvolgen.

Verwacht wordt dat dergelijke nieuwe technieken ons de volgende jaren heel veel nieuwe inzichten kunnen geven in de werking van het complexe afweersysteem. De mogelijke toepassingen zijn dan ook verstrekkend. “Je zou deze modellen kunnen aanwenden om sneller betere vaccins te ontwikkelen”, stelt dr. Pieter Meysman. “We denken ook dat ze kunnen bijdragen aan het ontrafelen van wat er kan mislopen. Denk maar aan auto-immuunziekten, waar het afweersysteem zich tegen de eigen menselijke cellen richt. We willen daarom ook nagaan hoe deze modellen kunnen aangewend worden bij het ontwikkelen van nieuwe therapieën voor auto-immuunziektes en kanker.”

Het onderzoek werd deze maand gepubliceerd in het vakblad Immunogenetics.