“Farmaceutische bedrijven gebruiken veel computersimulaties om bijvoorbeeld te voorspellen hoeveel semaglutide in het bloed aanwezig is bij verschillende doseringen of toedieningsvormen. Maar dat vertelt nog niet het hele verhaal.”

Zijn onderzoeksgroep kiest daarom voor een systeembiologische aanpak. In plaats van alleen naar de concentratie van het medicijn te kijken, zoals bij de farmacokinetische modellen, onderzoeken zij wat semaglutide doet in het lichaam als geheel. 

“Wij willen begrijpen welke biologische processen worden beïnvloed, zeker bij langdurig gebruik. Zo krijgen we een completer beeld van de effecten op verschillende organen en systemen.”

Minder ‘cravings’

In een nieuw ‘gut-brain model’, ontwikkeld door masterstudente biomedische technologie Vivan Kennis, worden processen in de spijsvertering, stofwisseling en hersenen gezamenlijk beschreven. Kennis laat een overzicht vol pijlen zien uit een artikel dat zij en haar collega’s recent publiceerden over hun onderzoek. Alle bekende interacties uit wetenschappelijke studies – van metabole processen tot neurale signalen – vertaalde Kennis naar wiskundige vergelijkingen.

“Alles wat tot nu toe in de literatuur is beschreven, heb ik samengebracht in één model,” vertelt ze. 

Met behulp van de relatief nieuwe programmeertaal Julia zette zij deze vergelijkingen om in een dynamische simulatie, die vervolgens werd gevalideerd met beschikbare data uit klinische studies. “Die zijn er natuurlijk al veel gedaan.”

Shotje dopamine

De resultaten laten niet alleen zien wat er in het spijsverteringsstelsel gebeurt, maar ook welke veranderingen optreden in de hersenen, legt Kennis enthousiast uit. 

“Het nieuwe model maakt zichtbaar waarom gebruikers minder trek hebben en minder last lijken te hebben van cravings.”

Volgens Kennis speelt dopamine daarbij een belangrijke rol. Deze neurotransmitter is betrokken bij het beloningssysteem van de hersenen.

“Normaal gesproken zorgt eten voor het vrijkomen van een dopamineprikkel: een soort beloningssignaal. Ons model laat zien dat semaglutide die reactie afremt. Extra eten levert daardoor minder beloning op, waardoor de drang om door te eten afneemt. Niet alleen de maag zegt eerder ‘genoeg’, ook het brein reageert dus anders op voedsel.”

Effectievere afslankmiddelen

Toch profiteert niet iedereen in dezelfde mate van de medicatie. Kennis zag in meerdere studies terug dat een aanzienlijk deel van de gebruikers voortijdig stopt, vaak vanwege bijwerkingen of tegenvallende resultaten.

Hoogleraar Van Riel benadrukt dat haar model in een volgende stap zal worden gebruikt om de verschillen in respons tussen personen nader te onderzoeken, vooral ook bij niet-diabetici.

“Het gemiddelde gewichtsverlies kennen we inmiddels redelijk goed, maar de spreiding tussen personen is groot. Sommige mensen vallen juist helemaal niet af, en ervaren voornamelijk veel bijwerkingen. Op dit moment kunnen artsen bij een individuele patiënt nog niet vooraf voorspellen hoe effectief de medicatie zal zijn.”

De onderzoekers hopen dat de nieuwe computersimulatie een rol kan spelen bij het beter begrijpen van deze verschillen, om uiteindelijk wél te kunnen voorspellen welke patiënten het meeste baat hebben bij semaglutide. Dat kan niet alleen leiden tot persoonlijkere behandelingen, maar ook tot de ontwikkeling van effectievere afslanktherapieën in de toekomst.