Groeiende zorgvraag, complexere aandoeningen en aanhoudende personeelstekorten in de zorg leiden tot een dringend behoefte aan oplossingen die zowel de kwaliteit als de betaalbaarheid van zorg verbeteren. Functionele en digitale biomarkers spelen daarbij een groeiende rol, omdat ze gezondheid betrouwbaar en continu kunnen monitoren. Vanuit deze urgentie werkt TNO als onafhankelijke en multidisciplinaire innovatiepartner aan ontwikkeling, validatie en toepassing van biomarkers - altijd in samenwerking met patiënten en zorgverleners.
TNO is zowel innovator als verbinder, stelt Principal Scientist Health & Lifestyle Suzan Wopereis. “We ontwikkelen nieuwe technologieën, die we testen en toepassen in de medische praktijk. Tegelijkertijd brengen we als verbinder de juiste partijen aan tafel, zodat we samen de zorg van de toekomst vorm kunnen geven.”
Deze onafhankelijke positie tussen wetenschap en de praktijk maakt TNO volgens Wopereis een unieke organisatie met verbindende kracht. “Samen met partners bepalen we onder welke voorwaarden innovaties kunnen worden opgenomen in zorgstandaarden, hoe validatie en implementatie het beste kunnen worden georganiseerd en hoe we van elkaars ervaringen leren om innovaties verantwoord en schaalbaar te maken.”
Digitalisering versnellen
TNO ziet dat digitalisering veel kansen biedt om de zorg toegankelijk te houden. Toch gaat de digitale transformatie in de gezondheidszorg traag. Wopereis: “De zorg van morgen is nu al nodig. We moeten de beweging maken van ziekte en behandeling naar gezondheid, preventie, vroegsignalering, eigen regie en ondersteuning dichtbij huis.”
Versnelling lukt alleen wanneer partijen hindernissen samen aanpakken, aldus Wopereis. “Innovatie loopt nog te vaak vast tussen prototype en klinische validatie, en vervolgens bij het opschalen naar brede implementatie. Daarom is echte samenwerking nodig, met clinici, patiënten, bedrijven en onderzoekers die zij aan zij werken. Alleen dan kunnen we digitale zorg duurzaam in de praktijk brengen.”
Onmisbaar binnen de zorg van de toekomst zijn biomarkers: objectieve metingen in het lichaam die informatie geven over de huidige of toekomstige gezondheidsstatus. “Met goede biomarkers kun je vroegtijdig voorspellen of iemand risico loopt op het krijgen van een bepaalde ziekte”, schetst Wopereis. “Dat biedt de mogelijkheid tot preventief ingrijpen.” Bovendien kunnen biomarkers mensen ondersteunen bij het zelf monitoren en verbeteren van hun gezondheid op een manier die bij hen past.
Sneller ingrijpen door vroegere detectie
Over het algemeen gaan mensen pas naar hun huisarts bij klachten, waarna al dan niet een diagnose volgt. Dat is meestal te laat, volgens Senior Scientist Applied Systems Biology Lars Verschuren. De symptomen van de ziekte zijn dan al aanwezig. “Wij proberen het ziektemechanisme in kaart te brengen, waarbij we de eerste aanzet van ziekte proberen te detecteren met biomarkers, zogenaamde functionele biomarkers. Deze zijn in staat om het begin van de ziekte te detecteren, voordat er symptomen aanwezig zijn”, zegt Verschuren.
Bij TNO werken wetenschappers aan de verschillende stadia van biomarker-ontwikkeling. Van het identificeren van nieuwe biomarkers, tot het valideren en daadwerkelijk voorspellen van gezondheidsuitkomsten. Zo werd samen met verschillende UMC’s een model voor leverfibrose ontwikkeld, waaruit een panel van drie biomarkers naar voren kwam. Verschuren: “Deze eiwitten, gemeten in het bloed, voorspellen de ontwikkeling van leverfibrose. Hierdoor hoeven patiënten geen invasief leverbiopt meer te ondergaan.” Deze benadering is niet beperkt tot leverfibrose maar kan voor meerdere chronische ziekten worden toegepast. Daarom gaat TNO deze innovatieve aanpak generaliseren en uitbreiden naar andere ziektebeelden. Bijvoorbeeld longfibrose, een progressieve vorm van longschade en endometriose en een onder-gediagnostiseerde aandoening die vaak pas laat wordt herkend.
Onlangs ging TNO een strategische samenwerking aan middels een techparticipatie met Aiosyn: een start-up gericht op AI-gedreven precisiepathologie die diagnostiek van kanker versnelt en verbetert. Aiosyn maakt met precisiepathologie de cellulaire onderdelen van de ziekteprocessen zichtbaar, terwijl TNO de daaraan gekoppelde bloedgebaseerde moleculaire biomarkers ontwikkelt. Op basis van deze gecombineerde expertise ontwikkelt TNO een praktische, toepasbare oplossing waarmee diagnostische informatie eerder en sneller bruikbaar is in de kliniek.
Digitale biomarkers
Digitale biomarkers zijn objectieve, meetbare gezondheidsindicatoren die afgeleid worden uit data van wearables, sensoren en smartphones. Mits gevalideerd en klinisch interpreteerbaar kan ook dit type biomarker ingezet worden voor de vroege signalering van ziekten en voor de monitoring van de gezondheidsstatus van mensen.
“Het interessante aan digitale biomarkers is dat ze, in tegenstelling tot functionele biomarkers, continu informatie geven over de gezondheid”, zegt Scientific Lead Digital Biomarker Lab Willem van den Brink. “Vaak wordt minstens elke paar minuten wel een datapunt verzameld.”
Monitoring van digitale biomarkers is niet nieuw. De uitdaging ligt vooral in de toepassing van deze gegevens voor betere zorg. Wereldwijd hebben ruim 5 miljard mensen een smartphone en meer dan 500 miljoen mensen een smartwatch. “Met smartwatches kun je bijvoorbeeld constant je hartritme, slaap en fysieke activiteit meten”, vertelt Van den Brink. “Maar hoe zorgen we ervoor dat die slaapdata echt benut worden ten behoeve van de gezondheid?”
AI-analyses kunnen deze data vertalen in belangrijke inzichten, zodat patiënten meer gepersonaliseerde behandeling kunnen krijgen, beter gemonitord kunnen worden in de thuisomgeving, en vroegtijdiger ingrijpen mogelijk is. Van den Brink: “De vraag is dus niet of we kunnen meten, maar hoe we metingen omzetten in betrouwbare, gevalideerde signalen die zorg verbeteren. Dat is exact wat TNO vanuit het TNO Digital Biomarker Lab mogelijk maakt.”
TNO spin-off AIKON Health heeft bijvoorbeeld een slimme pleister ontwikkeld die de hartfunctie continu monitort. Van den Brink: “In ons Lab hebben wij vervolgens algoritmes ontwikkeld die de verzamelde gegevens interpreteren. Denk aan een digitale biomarker voor het monitoren van hartfalen, op basis van de wearable data van deze pleister.”
Patronen zoals afnemende dagelijkse activiteit, stijgende rusthartslag, lagere hartslagvariabiliteit en veranderd ademhalingsritme zijn vroege tekenen van verslechtering. Deze verslechtering wordt nu gemeten op basis van zelfrapportage of periodiek in de kliniek. Digitale biomarkers op basis van deze patronen maken continue monitoring mogelijk. Dit maakt eerder signaleren van verslechtering mogelijk, en beter volgen van het effect van medicatie in de dagelijkse praktijk.
Inzicht op twee fronten
Functionele en digitale biomarkers vullen elkaar goed aan binnen de toekomstbestendige zorg. “Ze zijn complementair”, zegt Van den Brink. “Uiteindelijk hebben functionele en digitale biomarkers hun eigen karakteristieken, maar het doel van beide typen is gelijk: veranderingen in ziekteprocessen, of respons op therapie voorspellen. Digitale biomarkers hebben als belangrijk voordeel dat ze continu inzicht geven, maar geven vaak minder informatie over onderliggende mechanismen. Daar vullen functionele biomarkers juist op aan.”
Van den Brink verwacht dat de twee soorten biomarkers steeds meer samenkomen. “Nieuwe sensortechnologie maakt het al mogelijk om functionele biomarkers, zoals hormonen, immuunmarkers en cortisol, continu te monitoren. Dit gebeurt al bij continue glucosemonitoring voor diabetes.”
Uitdagingen bij inzet biomarkers
Behalve alle mogelijkheden zijn er ook belangrijke uitdagingen, benadrukt Wopereis. “Voor zorg die verschuift naar gezondheid en vroegsignalering, die steeds meer plaatsvindt in de eigen omgeving, hebben we laagdrempelige, eenvoudig toepasbare en stabiele biomarkers nodig die ook buiten de kliniek betrouwbaar functioneren.” De ontwikkeling van zulke biomarkers is onder meer complex omdat ze betrouwbaar moeten blijven in het dagelijks leven. Biomarkers die buiten het ziekenhuis worden gebruikt, moeten robuust zijn en rekening houden met variatie in leefstijl, leefomgeving en gedrag.
“Daarnaast zijn de meeste bestaande biomarkers ontwikkeld voor een specialistische setting, aldus Wopereis. “Ze zijn vaak invasief, kostbaar of te complex voor brede toepassing in de eerstelijnszorg of bij preventie.” TNO speelt volgens Wopereis een belangrijke rol in de versnelling: “Wij kunnen biomarkers ontwikkelen, onafhankelijk testen en valideren en werken samen met academische en praktijkpartners om biomarkers te toetsen in de praktijk en/of thuissituatie. Zo brengen we de praktische toepassing van innovatieve biomarkers dichterbij.”
De toekomst is nu
Als onafhankelijke innovatiepartner in de zorg draagt TNO bij aan de zorgtransformatie: vanaf onderzoek tot en met maatschappelijke impact. Wopereis tot slot: “De zorg van de toekomst moet vandaag landen. Niet nóg een pilot, maar bewezen oplossingen die passen in het zorgpad.” TNO versnelt die route: van onderzoek en algoritme tot klinische studie en implementatie, samen met zorgorganisaties en techpartners. Voor ontwikkelaars is de boodschap helder: bouw niet alleen iets dat meet, bouw iets dat klinisch klopt, uitlegbaar is en schaalbaar in de praktijk.
