Gepersonaliseerde medicatie: innovatie dankzij Big Data & Turing

Gepersonaliseerde medicatie is een nieuwe trend in de gezondheidszorg, waarmee nieuwe geneesmiddelen worden ontdekt en oude herontdekt. Het bijzondere is dat deze ontwikkeling gedreven wordt door slimme algoritmes, afkomstig uit de informatica en intelligentie, en dat Nederlandse onderzoekers hierbij voorop lopen. Het Alan Turing Institute Almere organiseerde deze maand een conferentie hierover genaamd “Truly Personalized Medicine”.

Individuele patiënt centraal

In de huidige geneeskunde worden medicijnen getest en toegelaten op basis van de gemiddelde resultaten op een groep patiënten: evidence based medicine wordt dit genoemd. Al deze patiënten zijn echter mensen die verschillen, en dus ook verschillend reageren op medicijnen. Nu wordt niets gedaan met deze verschillen. Met personalized medicine wordt er juist gekeken naar de individuen. Bo de Lange, directeur research van het Alan Turing Instituut, liet zien wat dat betekent:

“Voor sommige patïenten werkt het middel goed en zonder bijwerkingen. Voor anderen werkt het middel niet, voor anderen werkt het goed, maar met bijwerkingen en voor bepaalde patiënten zijn er alleen bijwerkingen en is er geen resultaat. We proberen door slimme data-analyse uit te vinden hoe je kunt zien welke patiënt in welke groep hoort. Vervolgens geef je het middel alleen aan de juiste patiënten en is een middel opeens 100% effectief”.

De te behalen winst is dus groot. Ook hoef je geen nieuwe werkzame stoffen te ontwikkelen, je moet alleen de data analyseren.

Nieuwe medicijnen

Een eerste medicijn, gebaseerd op deze nieuwe technologie, wordt ontwikkeld door emotional brain. Dr. Adriaan Tuiten van Emotional Brain vertelde over de inspanningen om, net als Viagra voor mannen, een medicijnen te vinden voor slaapkamerproblemen van vrouwen (FSD in vaktermen). Het is de grote bedrijven nog niet gelukt, ondanks vele investeringen, om een middel te vinden dat goed werkt. Adriaan Tuiten legde uit dat Emotional Brain denkt dat dit komt doordat er meerdere oorzaken kunnen zijn, het bedrijf heeft daarom twee medicijnen ontwikkeld: Lybridos en Lybrido.

De versies werken allebei op een andere manier en bij een andere doelgroep. Persoonlijke medicatie betekent dus niet meteen duizenden extra geneesmiddelen: met twee versies is al flinke winst te halen.

Hernengolven en depressiviteit

Martijn Arns van Brainclinics heeft verschillen ontdekt in de hersengolven van mensen met ADHD. Door te kijken naar slaappatronen, kun je zien wat voor soort ADHD iemand heeft en de behandeling daarop aanpassen. Ook bij andere cognitieve stoornissen kun je gebruik maken van de verschillen tussen patiënten.

Mark Hoogendoorn en Michel Klein modelleren depressiviteit. Zij hebben binnen het project ICT4Depression ontwikkeld, waarin je aangeeft hoe je je voelt en op basis daarvan tips krijgt. Het systeem meet vervolgens welke tips werken, zodat de tips steeds beter bij jou gaan passen. Op de lange termijn krijgt hierdoor iedereen een op hem of haar afgestemde depressiebehandeling.

Kunstmatige intelligentie

De achterliggende technologie, die in deze nieuwe geneeskunde wordt gebruikt, is afkomstig uit de kunstmatige intelligentie. De conferentie was georganiseerd ter gelegenheid van het honderdste geboortejaar van de Britse wetenschapper Alan Turing.  Turing leverde een grote bijdrage aan de Engelse overwinning in de Tweede Wereldoorlog, door zijn inspanningen om de enigmacodes van het Duitse leger te kraken. Na de Tweede Wereldoorlog bouwde hij een van de eerste computers en bedacht de bekende Turingtest voor Intelligentie. Zelf stierf hij in 1952, waarschijnlijk zelfmoord als gevolg van gedwongen hormoonbehandeling na een veroordeling voor homoseksualiteit. Het is daarom bijzonder dat zijn bijdrages aan de kunstmatige intelligentie nu ook leiden tot beter begrip van de psychologie en tot betere behandelingen.

Op de conferentie was naast een enigma-machine ook een Turing-machine, gebouwd in Lego, te bewonderen. Zie hier een film van de Lego Turing-machine in werking. Op de conferentie spraken Professors John Jules Meyer over de ontwikkeling van de kunstmatige intelligentie in Nederland en professor Michael Wooldridge van The University of Oxford over intelligente agent-technologie. Aan het Alan Turing Institute zijn verschillende van deze intelligente ‘agenten’ (zelfstandig handelende computerprogramma’s) ontwikkeld die nu gebruikt worden voor data-analyse.

Big data in de medische wereld is lastig

De technieken die in de persoonlijke medicatie worden gebruikt, worden ook in andere domein gebruikt om informatie te halen uit Big Data. In het medisch domein is het nog moeilijker om successen te halen met Big Data dan in andere domeinen. Medische data is bijna altijd persoonsgebonden en dus privacygevoelig. De informatie mag daarom vaak niet gedeeld worden, zelfs niet voor onderzoek. Daarnaast zijn veel ziektes zeldzaam en, zeker als je nauwkeurig gaat kijken naar varianten van ziektes, worden de groepen patiënten steeds kleiner.

Wetenschapsfilosoof Pieter Adriaans liet in een spannend verhaal over medische incompleetheid zien dat zeldzaamheid een fundamenteel probleem is: “Er zijn van de meeste ziektes gewoon niet voldoende patiënten”. Volgens hem zal het huidige model van evidence based medicine gebaseerd op testen op groepen patiënten dan ook op de schop moeten, omdat er simpelweg geen groepen van identieke patiënten meer zijn, alleen individuen.

Kleine datasets in de praktijk

In de praktijk gebruiken wetenschappers in dit gebied dan ook relatief kleine datasets van tientallen tot honderden patiënten. Dr. Koen Böcker is gespecialiseerd in de werking van het brein en gebruikt de agenten van het Alan Turing Instituut om ook op kleine datasets resultaten te vinden. Bijvoorbeeld op een groep van 412 depressiepatiënten voor effectiviteit van lichttherapie of voor onderzoek over Obesitas met 245 personen, waarvoor gekeken is naar de hersengolven. Uiteindelijk moet al dit onderzoek samenkomen in slimme multi-agentsystemen, die iedereen een persoonlijk medisch advies kunnen geven.