Computer versnelt kankeronderzoek
De celbioloog besloot een aantal jaar geleden de handen ineen te slaan met dr. ir. Robert van Liere. Van Liere is hoofd van de onderzoeksgroep Visualization & Virtual Reality van het Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI) en hoogleraar aan de TU Eindhoven. De twee onderzoekers zijn ervan overtuigd dat het opsporen van kankercellen een stuk sneller, goedkoper en beter kan met behulp van de computer en speciale programmatuur. ICES-KIS-Subsidie In augustus 2002 dienden zij gezamenlijk een - inmiddels goedgekeurde - aanvraag in voor ICES-KIS-gelden voor hun project voor het detecteren van kanker met behulp van beeldbewerking en visualisatie. Zij maken daarbij gebruik van het feit dat onze genetische informatie in elk van onze cellen is opgeslagen in de vorm van een twee meter lange DNA-draad die is opgevouwen tot een bolletje met diameter van niet meer dan eenhonderdste millimeter. De opvouwing van de DNA-draad verandert in kankercellen. Aspecten van die opvouwing kunnen in de microscoop zichtbaar gemaakt worden. Van Liere heeft een methode ontwikkeld waarmee aspecten van de ingewikkelde veranderingen in DNA opvouwing met behulp van de computer geanalyseerd kunnen worden. De basis daarvoor heeft hij een aantal jaren geleden beschreven in zijn proefschrift ‘Studies in Interactive Visualization’. Die methode - Interactive Visualization of Multidimensional Parameter Spaces (IVMPS) geheten - stelt de onderzoeker in staat om op heel efficiënte manier vast te stellen welke parameters in de microscopische afbeeldingen van cellen het beste bruikbaar zijn om verschillen tussen gezonde en zieke cellen vast te stellen. Argos Van Liere ontwikkelde samen met CWI-collega Wim de Leeuw het softwarepakket Argos. Het programma gebruikt technieken voor beeldbewerking om eigenschappen van celkernen te kwantificeren op basis van microscoopbeelden van weefselmonsters. De kernen van kwaadaardige cellen verschillen in een aantal specifieke opzichten van de kernen van gezonde cellen. Onder meer omdat bepaalde onderdelen van de celkern van grootte, vorm of aantal kunnen veranderen. Van Liere: "Argos biedt mogelijkheden om verschillende kenmerken van de onderzochte celkernen op een duidelijke manier te presenteren, zodat een patholoog snel een diagnose kan stellen. De software trekt de honderden objecten die een beeld bevat als het ware uit elkaar; de gezonde objecten naar de ene kant, de niet-gezonde, afwijkende objecten naar de andere kant. Met behulp van de software probeer je de parameters te vinden die het verschil aangeven tussen gezonde en niet-gezonde celkernen", legt de informaticus uit. Van Driel ontwikkelde een celbiologische techniek voor opsporing, die relevante structuren in celkernen zichtbaar maakt. Voorts ontwikkelde hij manieren voor het aankleuren van structuren met behulp van antilichamen, zodat daaruit betere, meer betrouwbare data gedestilleerd kan worden. In de nabije toekomst zullen de methode voor kleuring en de Argos-software nauwkeurig op elkaar toegesneden worden, waardoor automatische detectie van tumorcellen in weefsels mogelijk wordt. Start-up Het Nederlandse bedrijf PodiCeps gaat deze nieuwe technologie verder ontwikkelen. Het CWI investeringsbedrijf CWI Incubator neemt een minderheidsbelang in de start-up. De nieuwe methode voor kleuring van celkernen is in samenwerking met het AMC in Amsterdam succesvol getest op darmkanker. Hierop is octrooi aangevraagd. Van Liere en Van Driel hebben de software inmiddels getest op beelden van celkernen die op verschillende manieren veranderd zijn. Zij verwachten dat Argos kan worden gebruikt bij het analyseren van verschillende soorten tumoren. Van Liere: "Wij hebben het bewijs geleverd dat het werkt, nu gaat Podiceps de software verder testen en indien nodig aanpassen." Van Liere en Van Driel verwachten niet dat het screenen van weefsel op kankercellen op termijn volledig wordt overgenomen door computers. "Ruis in de beelden en natuurlijke verschillen tussen de cellen bemoeilijken een juiste diagnose. Er blijft altijd sprake van een grijs gebied, waarover onze software geen kwantitatief oordeel kan geven, waardoor er altijd mensen aan te pas moeten komen. Pathologen zullen dus altijd nodig blijven", stelt Van Driel. De twee onderzoekers schatten dat op termijn 10 procent van de screening kan worden overgenomen door computers. Acceptatie De twee geleerden schatten dat het nog jaren duurt voordat pathologen op grote schaal gebruik kunnen maken van Argos. "Ten eerste moet de software gevalideerd en gecertificeerd worden. Een tweede voorwaarde is vervolgens brede acceptatie van de nieuwe techniek in de medische wereld. Ook dat heeft even tijd nodig", weet Van Liere. Microscoopbeeld van een celkern afkomstig uit een weefselmonster. De heldere witte vlekken zijn structuren die aanwijzingen kunnen geven of het gaat om een tumorcel. Ze zijn zichtbaar gemaakt met de nieuwe chemische markeermethode van prof. dr Van Driel. Dezelfde afbeelding als hiernaast nadat het softwareprogramma Argos de gemarkeerde gebieden heeft geïdentificeerd en groen gekleurd. Het programma berekent vervolgens belangrijke eigenschappen van de gekleurde gebieden, zoals de hoeveelheid vlekken en hun gemiddelde grootte.