Parel voor onderzoek naar het hart als defibrillator

Op 10 juni ontving dr. Daniël Pijnappels (LUMC) een Parel voor zijn onderzoek naar het hart als defibrillator. Het begon met de ingeving dat het hart zelf een ritmestoornis zou moeten kunnen stoppen. Mede dankzij een ZonMw-subsidie is dat inmiddels bij proefdieren gelukt: het hart herstelt het gezonde hartritme met zelfopgewekte elektriciteit.

Pijnappels’ onderzoek richt zich onder meer op boezemfibrilleren, een hartritmestoornis waar ruim 300.000 Nederlanders last van hebben. De behandeling bestaat onder andere uit medicijnen. Bij onvoldoende resultaat kan het normale hartritme hersteld worden door het toedienen van een elektrische schok (cardioversie). Dit is pijnlijk en daarom moeten patiënten hiervoor eerst in het ziekenhuis in slaap worden gebracht. Helaas is het effect van de procedure vaak tijdelijk, waardoor herhaling nodig is.

Pijnloos stoppen

Het zou veel mooier zijn als het hart zelf in staat was om de hartritmestoornis te herstellen, bedacht bioloog dr. Daniël Pijnappels (LUMC) in 2011. Dat moest in principe mogelijk zijn door gebruik te maken van de elektriciteit die het hart normaal gesproken opwekt om de hartspier te laten samentrekken. ‘Het hart als defibrillator zou pijnloos zijn voor de patiënt, want van de elektrische stroompjes die elke hartslag vergezellen merk je ook niets’, licht hij toe. De vraag was: hoe kun je het hart zo sturen dat het op het juiste moment en de juiste plek de benodigde elektriciteit opwekt? Pijnappels vond het antwoord in lichtgevoelige eiwitten afkomstig van algen.

Eiwitten uit algen

Met een nieuwe methode genaamd optogenetica is het mogelijk om lichtgevoelige eiwitten in cellen in te brengen. ‘Vervolgens kun je een specifiek proces in de cel sturen met licht’, legt Pijnappels uit. ‘Zo kun je met bepaalde lichtgevoelige eiwitten afkomstig uit algen met licht beïnvloeden wanneer en waar de hartcellen elektriciteit produceren en hoeveel.’ Pijnappels bemachtigde een Vidi-subsidie van ZonMw, waarna een team van onder meer wiskundigen, ingenieurs, biologen en artsen aan de slag ging.

LED-lampje

Na succesvolle experimenten met hartcellen in een kweekschaaltje volgde de stap naar een dier. Dat vroeg om een speciaal LED-lampje: met voldoende lichtopbrengst, maar wel heel klein en zonder veel warmteproductie. ‘De afdeling Micro-elektronica van de TU Delft wilde ons hierbij helpen’, vertelt Pijnappels. En met succes: de ingenieurs ontwikkelden in rap tempo het benodigde lampje. Daarmee kon de stap naar een levende rat gezet worden. ‘Het was een geweldig moment toen bleek dat het inderdaad mogelijk was de hartritmestoornis automatisch te beëindigen, zonder een zware elektrische schok’, zegt Pijnappels.

Vervolgonderzoek

Uiteindelijk is het natuurlijk de bedoeling dat patiënten van de behandeling gaan profiteren. Pijnappels is daarom druk bezig met vervolgonderzoek, waarvoor onder andere een grote Europese subsidie is verkregen. ‘Het liefst willen we het hart laten defibrilleren zonder dat daarvoor een LED-lampje nodig is’, licht hij toe. ‘In plaats van licht zou dan het optreden van de hartritmestoornis zelf de trigger moeten zijn. Dan is het hart echt een biologische defibrillator geworden.’

Meer informatie