BSC-congresverslag - S6

Sandrine Horman en Philippe van de Borne hebben de sessie van de BWGBRC (Belgian Working Group of Basic Research in Cardiology) op het congres van de Belgische Vereniging voor Cardiologie van 2022 voorgezeten. Jean-Claude Tardif opende de sessie met een presentatie over farmacogenomica en geneeskunde op maat. Stefan Janssens presenteerde vervolgens studies over nieuwe pro-inflammatoire en profibrotische markers die samenhangen met remodellering na een infarct of aortastenose. Laurent Gatto tot slot gaf een overzicht van de bio-informaticatechnieken die worden gebruikt om de relevantste informatie te halen uit de 'big data' die worden gegenereerd door technieken met een hoog volume.

Farmacogenomica en geneeskunde op maat

Jean-Claude Tardif - Universiteit van Montréal, Canada

Farmacogenomica is het gebruik van genetische informatie om de respons van een gegeven patiënt op een behandeling te voorspellen. In 2012 heeft de dal-OUTCOMES-studie het effect van dalcetrapib, een geneesmiddel dat invloed heeft op CETP (cholesterol ester transfer protein), op het optreden van cardiovasculaire accidenten onderzocht.¹ Bij analyse van de farmacogenomica zijn meerdere nucleotidenpolymorfismen geïdentificeerd, waaronder een variant (rs1967309) van het gen van type 9-adenylaatcyclase (ADCY9), het enzym dat ATP omzet in cAMP, wat correleert met het risico op optreden van cardiovasculaire accidenten bij patiënten die worden behandeld met dalcetrapib². De respons op de behandeling verschilt inderdaad naargelang het genotype. Patiënten die homozygoot zijn voor het mineure A-allel (AA) blijken geen recidiverende cardiovasculaire accidenten te ontwikkelen bij behandeling met dalcetrapib. De patiënten die homozygoot zijn voor het majeure G-allel (GG) daarentegen blijken een hoger risico te lopen. Om die resultaten te bevestigen, hebben Jean-Claude Tardif en zijn team ook aangetoond dat de beschermende genotypes in de dalcetrapibgroep correleerden met een lager risico op atherosclerotische letsels in de carotis na 12 maanden behandeling.² Ook de respons inzake cholesterolefflux hing af van het genotype.³ Die resultaten wijzen dus op een echt farmacogenetisch effect. Om het verband tussen ADCY9 en CETP te ontrafelen, heeft een experimentele studie vervolgens het effect van inactivering van ADCY9 op de ontwikkeling van atherosclerose geanalyseerd in een model van muizen die een cholesterolrijke voeding kregen.⁴ Bij de muizen waarbij het CETP-gen was uitgeschakeld, resulteerde inactivering van ADCY9 in een sterke vermindering van de atherosclerose in de aorta in vergelijking met de controlemuizen. Interessant is voorts dat de gunstige effecten van inactivering van ADCY9 verloren gaan als de cellen weer kunnen beschikken over het CETP-gen. Dat wijst erop dat er wel degelijk een interactie bestaat tussen die twee genen. Die effecten zouden gedeeltelijk te danken zijn aan een verbetering van de endotheelfunctie en een geringere ontstekingsactiviteit in de arteriële wand. Er zijn dus stevige functionele aanwijzingen dat het ADCY9-genotype de respons op dalcetrapib voorspelt. Om dat verder uit te pluizen is er een prospectieve farmacogenetische studie gestart.⁵

Een tweede voorbeeld van het belang van farmacogenomica is colchicine. Meerdere studies en meta-analyses hebben aangetoond dat toediening van colchicine na een myocardinfarct een gunstige invloed heeft op het optreden van een recidief van ischemische cardiovasculaire accidenten.^6,7 Op grond van die resultaten is colchicine opgenomen in de Europese richtlijnen voor cardiovasculaire preventie in 2021. Colchicine kan echter misselijkheid en maag-darmproblemen veroorzaken. Er zijn loci bekend die de respons op colchicine blijken te bepalen.⁸ Een van die loci ligt in het SAXO1-gen. SAXO1 stabiliseert de microtubuli, de belangrijkste target van colchicine. Andere loci zouden de gastro-intestinale bijwerkingen van colchicine voorspellen. Verrassend is voorts dat een van die loci op dezelfde plaats ligt als de locus die verantwoordelijk is voor de ziekte van Crohn. Die farmacogenetische onderzoeken worden nu getoetst in een grote klinische studie.

Tot slot: farmacogenomica is een interessante en krachtige tool. De keuze van de behandeling volgens het genetische profiel van de patiënt zet ons op weg naar een geneeskunde op maat.

Nieuwe biomarkers van remodellering na een infarct en van aortastenose

Stefan Janssens - KULeuven

Cardiovasculaire accidenten zijn vaak toe te schrijven aan atheromatose. Een acuut coronair syndroom (ACS) mondt uit in een myocardinfarct en 20 % van de patiënten die een ACS overleven, sterft binnen een jaar, wat te maken heeft met het feit dat de evolutie van de ziekte moeilijk te voorspellen is.⁹ Met de ontdekking van nieuwe biomarkers en meer bepaald ontstekingsmarkers na een infarct kan het fenotype beter worden bepaald, zodat een optimale behandeling kan worden voorgeschreven. De ontsteking wordt in gang gezet door de neutrofiele cellen, die worden aangetrokken door afval van cardiomyocyten en zo in het ischemische gebied aankomen. De resolutiefase wordt gestart door infiltratie van macrofagen, M1 en daarna M2, en tot slot van lymfocyten.¹⁰ Interessant is dat een hogere verhouding tussen neutrofiele cellen en lymfocyten in het plasma en een daling van de marker van metabole activiteit van de MT-COX1-monocyten een acute ontstekingsreactie in de hand werken, en beide correleren met een slechtere prognose.^{11, 12} Patiënten met een ACS vertonen een significant sterkere expressie van meer dan 1 000 genen die meespelen bij de acute fase van de ontsteking, in vergelijking met patiënten met een stabiele angina pectoris.¹³ Twee transcripts, QSOX1 en PLB1, die respectievelijk meespelen bij de hypertrofie van de cardiomyocyten en de oxidatie van lipiden, voorspellen een daling van de linkerventrikelfunctie na een ACS, zowel bij de mens als bij proefdieren. CLEC4E is een andere marker die de grootte van het infarct voorspelt. Dat eiwit is van cruciaal belang tijdens het ontstekingsproces. Uitschakeling van dat eiwit in een muizenmodel van myocardinfarct vermindert de infiltratie van neutrofiele cellen in het ischemische gebied. De expressie van CLEC4E is verhoogd bij patiënten met een ACS.¹⁴

Een andere complicatie van atheromatose is aortastenose. De standaardbehandeling van aortastenose bestaat uit vervanging van de klep. Maar helaas verbetert de functie van het hart bij 20 % van de patiënten niet na klepvervanging. Bij die patiënten is het myocard meer ontstoken en fibreuzer dan bij patiënten die goed op de interventie reageren. Het verschijnen van de kraakbeenmarker CILP in het plasma voorspelt een vermindering van het aantal endotheelcellen in het hart en de transformatie van die cellen in cellen die extracellulaire matrix produceren (wat verantwoordelijk is voor de slechte prognose van de patiënt).¹⁵

Bij een op de vijf patiënten met een ACS of bij wie de aortaklep is vervangen, zal de hartfunctie nog verslechteren. Als we die patiënten konden opsporen met nieuwe biomarkers, zouden we hun prognose kunnen verbeteren. Bovendien kunnen nieuwe biomarkers ons op het spoor zetten van nieuwe therapeutische targets.

Bio-informatica-analyse van big data

Laurent Gatto - UCLouvain

Laurent Gatto heeft een overzicht gegeven van de bio-informaticatechnieken die worden gebruikt om de relevantste informatie te halen uit grote omics-analyses (proteomics, genomics, metabolomics enz.). Deze massa's gegevens, die worden gegenereerd door technieken met een hoog volume, omvatten de kwantitatieve overvloedwaarden en de annotatiegegevens, die meer informatie geven over de geanalyseerde stalen en eenheden (eiwitten, genen, metabolieten). De structuur van dergelijke gegevens is cruciaal om er bio-informaticatechnieken op te kunnen toepassen. Daarbij worden twee methoden gevolgd: een niet-gesuperviseerde en een gesuperviseerde. Niet-gesuperviseerde analyses beogen bepaalde motieven te identificeren louter en alleen op grond van kwantitatieve gegevens, zonder hulp van annotatiegegevens. Een dergelijke analyse omvat met name een vermindering van de dimensionaliteit (met inbegrip van PCA, analyse van de belangrijkste componenten). Zoals de naam het aangeeft, vat zo'n analyse een zeer groot aantal dimensies samen in een beperkt aantal, met evenwel maximaal behoud van de variabiliteit van de gegevens. Met die strategie kunnen de stalen in twee dimensies worden bekeken, rekening houdend met de variabiliteit van honderden en duizenden geanalyseerde elementen. Clustering is een andere niet-gesuperviseerde aanleertechniek. Bij clustering worden de observaties gebundeld in een bepaald aantal clusters op grond van de gelijkenis tussen de kwantitatieve gegevens. Gesuperviseerde methoden daarentegen nemen de complementaire informatie geleverd door annotatiegegevens in beschouwing. Als stalen tot verschillende groepen behoren, moeten tests worden uitgevoerd om de elementen te detecteren die significant verschillen tussen de groepen. Als slechts een deel van de elementen of stalen geannoteerd is, kan de classificatie voorspellen tot welke klasse de niet-geannoteerde stalen/elementen behoren. Die al dan niet gesuperviseerde methoden zijn uiterst performant en genereren resultaten ongeacht de initiële gegevens. Om er zinvolle resultaten uit te halen, moet men de experimentele strategie stroomopwaarts echter zorgvuldig definiëren.

Referenties

1. Schwartz, G.G., Olsson, A.G., Abt, M., Ballantyne, C.M., Barter, P.J., Brumm, J. et al. Effects of dalcetrapib in patients with a recent acute coronary syndrome. N Engl J Med, 2012, 367 (22), 2089-2099.
2. Tardif, J.C., Rhéaume, E., Lemieux Perreault, L.P., Grégoire, J.C., Feroz Zada, Y., Asselin, G. et al. Pharmacogenomic determinants of the cardiovascular effects of dalcetrapib. Circ Cardiovasc Genet, 2015, 8 (2), 372-382.
3. Tardif, J.C., Rhainds, D., Brodeur, M., Feroz Zada, Y., Fouodjio, R., Provost, S. et al. Genotype-dependent effects of dalcetrapib on cholesterol efflux and inflammation: concordance with clinical outcomes. Circ Cardiovasc Genet, 2016, 9 (4), 340-348.
4. Rautureau, Y., Deschambault, V., Higgins, M.È., Rivas, D., Mecteau, M., Geoffroy, P. et al. ADCY9 (adenylate cyclase type 9) inactivation protects from atherosclerosis only in the absence of CETP (cholesteryl ester transfer protein). Circulation, 2018, 138 (16), 1677-1692.
5. Tardif, J.C., Dubé, M.P., Pfeffer, M.A., Waters, D.D., Koenig, W., Maggioni, A.P. et al. Study design of Dal-GenE, a pharmacogenetic trial targeting reduction of cardiovascular events with dalcetrapib. Am Heart J, 2020, 222, 157-165.
6. Tardif, J.C., Kouz, S., Waters, D.D., Bertrand, O.F., Diaz, R., Maggioni, A.P. et al. Efficacy and safety of low-dose colchicine after myocardial infarction. N Engl J Med, 2019, 381 (26), 2497-2505.
7. Samuel, M., Tardif, J.C., Bouabdallaoui, N., Khairy, P., Dubé, M.P., Blondeau, L., Guertin, M.C. Colchicine for secondary prevention of cardiovascular disease: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Can J Cardiol, 2021, 37 (5), 776-785.
8. Dubé, M.P., Legault, M.A., Lemaçon, A., Lemieux Perreault, L.P., Fouodjio, R., Waters, D. et al. Pharmacogenomics of the Efficacy and Safety of Colchicine in COLCOT. Circ Genom Precis Med, 2021, 14 (2), e003183.
9. Vora, A.N., Wang, T.Y., Hellkamp, A.S., Thomas, L., Henry, T.D., Goyal, A. et al. Differences in Short- and Long-Term Outcomes Among Older Patients With ST-Elevation Versus Non-ST-Elevation Myocardial Infarction With Angiographically Proven Coronary Artery Disease. Circ Cardiovasc Qual Outcomes, 2016, 9 (5), 513-522.
10. Prabhu, S.D., Frangogiannis, N.G. The Biological Basis for Cardiac Repair After Myocardial Infarction: From Inflammation to Fibrosis. Circ Res, 2016, 119 (1), 91-112.
11. Adamstein, N.H., MacFadyen, J.G., Rose, L.M., Glynn, R.J., Dey, A.K., Libby, P. et al. The neutrophil-lymphocyte ratio and incident atherosclerotic events: analyses from five contemporary randomized trials. Eur Heart J, 2021, 42 (9), 896-903.
12. Holvoet, P., Vanhaverbeke, M., Bloch, K., Baatsen, P., Sinnaeve, P., Janssens, S. Low MT-CO1 in Monocytes and Microvesicles Is Associated With Outcome in Patients With Coronary Artery Disease. J Am Heart Assoc, 2016, 5 (12).
13. Vanhaverbeke, M., Vausort, M., Veltman, D., Zhang, L., Wu, M., Laenen, G. et al. Peripheral Blood RNA Levels of QSOX1 and PLBD1 Are New Independent Predictors of Left Ventricular Dysfunction After Acute Myocardial Infarction. Circ Genom Precis Med, 201, 12 (12), e002656.
14. Veltman, D., Wu, M., Pokreisz, P., Claus, P., Gillijns, H., Caluwe, E. et al. Clec4e- Receptor Signaling in Myocardial Repair After Ischemia-Reperfusion Injury. JACC Basic Transl Sci, 2021, 6 (8), 631-646.
15. Trenson, S., Hermans, H., Craps, S., Pokreisz, P., de Zeeuw, P., Van Wauwe, J. et al. Cardiac Microvascular Endothelial Cells in Pressure Overload-Induced Heart Disease. Circ Heart Fail, 2021, 14 (1), e006979.