Samenvatting methoden in het
biomedisch onderzoek:
Hoofdstuk 2) Biomedische vraagstelling en onderzoeksmethodiek
2.1. Het domein van het biomedisch onderzoek is zeer breed
• disciplines
o Fysiologie = hoe werkt ons lichaam?
o Pathologie = wat loopt er fout?
• Niveaus
o Organisme -> weefsel -> cel -> subcelluleair
2.2. Er is een zeer breed gamma aan vraagstellingen
• Open exploratief onderzoek
o Onderzoek waarbij we breed gaan zoeken naar een antwoord zonder een specifieke
richting te kiezen
• Hypothese-gedreven onderzoek
o Onderzoek waarbij we een antwoord vooropstellen end it toetsen
• Fundamenteel
o Gericht op gedetaillerde analyse van de moleculaire bestanddelen en processen in
de cel en in het organisme
• Translationeel
o Overgang tss fundamenteel en klinisch
• Klinisch
o Patiënt-gericht
• Analyses
o In vivo = bepalingen bij levende organismen
o Ex vivo = metingen op stalen van een organisme
o In vitro = metingen in de proefbuis
o In silico = analyses met een computer
2.3. Ontwerp van biomedische experimenten
• Probleem -> lit. studie -> hypothese -> modelsysyteem -> bepaling van de variabele -> keuze
van methode -> uitvoering experiment -> herhaling experiment -> analyse resultaten,
statistische testen -> formulering van conclusie
2.4. Twee grote klassen van methoden
• Methode voor analyse
o We meten iets
• Methode voor modulatie
o We veranderen iets aan het organisme/proefmodel
,2.5. Statische bepalingen versus kwantitative, dynamisch e en vergelijkende analyse
• Statistische bepalingen
o We bepalen iets dat relatief onveranderlijk is of discrete waarden geeft
• Kwantitatieve, dynamische en vergelijkende analyse
o We bepalen iets dat makkelijk variëert en een range van waarden kan hebben
2.6. Vereisten/eigenschappen van methoden
• Precisie = variabiliteit = maat voor reproduceerbaarheid
• Accuraatheid = verschil tss gemeten waarde en de ‘echte’ waarde
• Detectielimiet = gevoeligheid = kleinste waarde die met een bepaalde gekozen zekerheid kan
gemeten worden
• Analytische range/ dynamic range = gebied dat reproduceerbare gegevens geeft
• Analytische specificiteit = selectiviteit = mate waardoor andere componenten in het systeem
interfereren
• Analytische sensitiviteit = maat van verandering in output tov. De verandering in input
• Robuustheid = mate waarin de methode een consistent resultaat geeft ondanks kleine
verschillen in experimentele parameters
2.7. Selectie van de methode
• Criteria
o Te meten variabele, vereiste detectielimiet, kosten, veiligheidsrisico’s…
Hoofdstuk 3) Studiemateriaal
3.1. Humaan organisme
• Studies op organisme zelf
• Fysiologische vloeistoffen
• Weefselbiotopen
o Voordelen: meest direct relevant voor geneeskunde
o Nadelen: beperkte mogelijkheden voor testing en modulatie
o Mogelijkheden: vgl. gezond versus ziek en na bedhandeling, individuen onderling…
• Type studies:
o Interventionele (niet-gebruikelijke methode) /niet-interventionele studie
(gebruikelijke methode)
o Patiënten/vrijwilligers
o Prospectieve/retrospectieve studie => Bij prospectief onderzoek wordt eerst een
steekproef van onderzoeksobjecten getrokken en worden daarop de metingen of
waarnemingen gedaan. Bij retrospectief onderzoek zijn de metingen of
waarnemingen al verricht en zijn de onderzoeksobjecten gegeven.
o Cross-sectionele (aantal gevallen op bepaald moment)/longitudinale studie (aantall
gevallen doorheen de tijd)
• Aandachtspunten bij studie-ontwerp:
o Algemeen principe: maximale voordelen, minimale risico’s
o Gezondheid en veiligheid van deelnemers
o Databeheer
, o Geïnformeerde toestemming en ethische goedkeuring (vrijwillige deelname,
begrijpbaar informolatieformulier,informeren over doel…)
o Goedkeuring clinical trial center en ethische commisie UZ leuven/KU leuven
o Declaration of helsinki
o EU en nationale wetgeving
3.2. Modelsystemen
Celculturen
A. Primaire celculturen: rechtstreeks bereid uit weefsels/bloedcellen
a. Voordelen: mogelijk voor vele celtypes,eigenschappen van oorspronkelijke cellen
blijven deels bewaard, mogelijkheid om te manipuleren en zuivere culturen
b. Nadelen: slechts enkele celdelingen, soms moeilijk om zuivere culturen op te zetten
en verschillen tss individuen waarvan cellen afkomstig zijn
B. Geïmmortaliseerde cellijnen: primaire celcultuur -> immortaliseren door virale injectie of
door telomeren te verlengen
a. Voordelen: vele passages (laat langere of meerdere experimenten toe), Stocks
kunnen worden ingevroren en kan ook aangekocht worden
b. Nadelen: eigenschappen kunnen veranderen en verschillen tss individuen van origine
C. Kankercellijnen: afgeleid van een tumor (1ste cellijn = heLa cellijn)
a. Voordelen: kunnen vele malen doorgekweekt worden, makkelijk beschikbaar,
makkelijk manipuleerbaar, relatief goedkoop en cellijnen kunnen in vivo gekweekt
worden
b. Nadelen: dikwijls afwijkend van oorspronkelijk weefsel, eigenschappen veranderen
en dikwijls heterogeen
D. Stamcellen: terug te vinden in alle multicellulaire organismen
a. Mogelijkheid tot zelfvernieuwing
b. Mogelijkheid om te differentiëren in gespecialiseerde celtypes (totipotent,
pluripotent, multipotent,…)
c. Adulte stamcellen
i. Herstelsysteem voor het lichaam
ii. Bron: beenmerg, bloed, vetweefsel
iii. Meestal multipotent
d. Embryonale stamcellen
i. Bron: voornamelijk embryo’s van enkele dagen oud
ii. Pluripotent
iii. Nadeel: ethisch controversieel, onbehandelde embryonale stamcellen
injecteren kan afstotingsreactie veroorzaken
e. Geïnduceerde pluripotente stamcellen
i. Werkwijze: primaire cellen behandelen met virus/eiwitcombinatie
ii. Voordelen: kunnen patiënt specifiek gemaakt worden, kunnen als bron
gebruikt worden om alle celtypes in vitro aan te maken…
iii. Nadelen: karyotype moet gecheckt worden, variabiliteit van lijn tot lijn,….
E. Organoïden: in vitro 3D cellulaire cluster afkomstig van primair weefsel, embryonale
stamcellen of geïnduceerde pluripotente stamcellen (mini brein)
, a. Voordelen : meer gelijkaardig in samenstelling en architectuur aan primair weefsel,
voor verschillende weefsels mogelijk, makkelijk manipuleerbaar, stocks mogelijk
b. Nadelen: interactie met micro-omgeving ontbreekt, complexe ziektemodellen blijven
moeilijk na te bootsen
Weefselculturen
Werkwijze:
stukje primair weefsel afnemen van patiënt en in cultuur brengen (vb huidweefsel in cultuur)
Voordelen: behoudt cel-cel inetracties, makkelijk manipuleerbaar
Nadelen: beperkt houdbaar en verliest oorspronkelijke eigenschappen
Modelorganismen
Voordelen: eenvoudigere fysiologie dan humaan in sommige organismen, snel kweken, goedkoop…
Nadelen: verschillen tov mens, ethische vraagstukken
Ethische vraagstukken: goedkeuring door ethische commissie KU Leuven voor zebravis en hoger,
3V’s: vervange,verminderen en verfijnen
1) Gist
a. Kan makkelijk en goedkoop gekweekt worden
2) Worm
a. Kan makkelijk en goedkoop gekweekt worden
b. Één van de eenvoudigste organismen met een zenuwstelsel
c. Goed model voor studie van celdeling
3) Fruitvlieg
a. Kan makkelijk en goedkoop gekweekt worden
b. Vormde de basis voor ontdekking van chromosomen
4) Zebravis
a. Produceert veel eitjes
b. vertebraat
c. Toxicologische studies
5) Kikker
a. Nadeel : zeer complex
b. Goed model om genexpressie te beïnvloeden
6) Muis
a. Meest geschikte modelorganisme
b. Grote genetische en fysiologische gelijkenis met de mens
c. Nadeel: relatief duur, muis is geen mens
Xenograften
• Transplantatie van humaan weefsel in muis
• Muis moet immunodeficiënt zijn (anders afstoting van menselijk weefsel)
• Voordelen: laat toe testen uit te voeren in vivo die op mens niet mogen/kunnen
• Nadelen: relatief duur, artificiëel
biomedisch onderzoek:
Hoofdstuk 2) Biomedische vraagstelling en onderzoeksmethodiek
2.1. Het domein van het biomedisch onderzoek is zeer breed
• disciplines
o Fysiologie = hoe werkt ons lichaam?
o Pathologie = wat loopt er fout?
• Niveaus
o Organisme -> weefsel -> cel -> subcelluleair
2.2. Er is een zeer breed gamma aan vraagstellingen
• Open exploratief onderzoek
o Onderzoek waarbij we breed gaan zoeken naar een antwoord zonder een specifieke
richting te kiezen
• Hypothese-gedreven onderzoek
o Onderzoek waarbij we een antwoord vooropstellen end it toetsen
• Fundamenteel
o Gericht op gedetaillerde analyse van de moleculaire bestanddelen en processen in
de cel en in het organisme
• Translationeel
o Overgang tss fundamenteel en klinisch
• Klinisch
o Patiënt-gericht
• Analyses
o In vivo = bepalingen bij levende organismen
o Ex vivo = metingen op stalen van een organisme
o In vitro = metingen in de proefbuis
o In silico = analyses met een computer
2.3. Ontwerp van biomedische experimenten
• Probleem -> lit. studie -> hypothese -> modelsysyteem -> bepaling van de variabele -> keuze
van methode -> uitvoering experiment -> herhaling experiment -> analyse resultaten,
statistische testen -> formulering van conclusie
2.4. Twee grote klassen van methoden
• Methode voor analyse
o We meten iets
• Methode voor modulatie
o We veranderen iets aan het organisme/proefmodel
,2.5. Statische bepalingen versus kwantitative, dynamisch e en vergelijkende analyse
• Statistische bepalingen
o We bepalen iets dat relatief onveranderlijk is of discrete waarden geeft
• Kwantitatieve, dynamische en vergelijkende analyse
o We bepalen iets dat makkelijk variëert en een range van waarden kan hebben
2.6. Vereisten/eigenschappen van methoden
• Precisie = variabiliteit = maat voor reproduceerbaarheid
• Accuraatheid = verschil tss gemeten waarde en de ‘echte’ waarde
• Detectielimiet = gevoeligheid = kleinste waarde die met een bepaalde gekozen zekerheid kan
gemeten worden
• Analytische range/ dynamic range = gebied dat reproduceerbare gegevens geeft
• Analytische specificiteit = selectiviteit = mate waardoor andere componenten in het systeem
interfereren
• Analytische sensitiviteit = maat van verandering in output tov. De verandering in input
• Robuustheid = mate waarin de methode een consistent resultaat geeft ondanks kleine
verschillen in experimentele parameters
2.7. Selectie van de methode
• Criteria
o Te meten variabele, vereiste detectielimiet, kosten, veiligheidsrisico’s…
Hoofdstuk 3) Studiemateriaal
3.1. Humaan organisme
• Studies op organisme zelf
• Fysiologische vloeistoffen
• Weefselbiotopen
o Voordelen: meest direct relevant voor geneeskunde
o Nadelen: beperkte mogelijkheden voor testing en modulatie
o Mogelijkheden: vgl. gezond versus ziek en na bedhandeling, individuen onderling…
• Type studies:
o Interventionele (niet-gebruikelijke methode) /niet-interventionele studie
(gebruikelijke methode)
o Patiënten/vrijwilligers
o Prospectieve/retrospectieve studie => Bij prospectief onderzoek wordt eerst een
steekproef van onderzoeksobjecten getrokken en worden daarop de metingen of
waarnemingen gedaan. Bij retrospectief onderzoek zijn de metingen of
waarnemingen al verricht en zijn de onderzoeksobjecten gegeven.
o Cross-sectionele (aantal gevallen op bepaald moment)/longitudinale studie (aantall
gevallen doorheen de tijd)
• Aandachtspunten bij studie-ontwerp:
o Algemeen principe: maximale voordelen, minimale risico’s
o Gezondheid en veiligheid van deelnemers
o Databeheer
, o Geïnformeerde toestemming en ethische goedkeuring (vrijwillige deelname,
begrijpbaar informolatieformulier,informeren over doel…)
o Goedkeuring clinical trial center en ethische commisie UZ leuven/KU leuven
o Declaration of helsinki
o EU en nationale wetgeving
3.2. Modelsystemen
Celculturen
A. Primaire celculturen: rechtstreeks bereid uit weefsels/bloedcellen
a. Voordelen: mogelijk voor vele celtypes,eigenschappen van oorspronkelijke cellen
blijven deels bewaard, mogelijkheid om te manipuleren en zuivere culturen
b. Nadelen: slechts enkele celdelingen, soms moeilijk om zuivere culturen op te zetten
en verschillen tss individuen waarvan cellen afkomstig zijn
B. Geïmmortaliseerde cellijnen: primaire celcultuur -> immortaliseren door virale injectie of
door telomeren te verlengen
a. Voordelen: vele passages (laat langere of meerdere experimenten toe), Stocks
kunnen worden ingevroren en kan ook aangekocht worden
b. Nadelen: eigenschappen kunnen veranderen en verschillen tss individuen van origine
C. Kankercellijnen: afgeleid van een tumor (1ste cellijn = heLa cellijn)
a. Voordelen: kunnen vele malen doorgekweekt worden, makkelijk beschikbaar,
makkelijk manipuleerbaar, relatief goedkoop en cellijnen kunnen in vivo gekweekt
worden
b. Nadelen: dikwijls afwijkend van oorspronkelijk weefsel, eigenschappen veranderen
en dikwijls heterogeen
D. Stamcellen: terug te vinden in alle multicellulaire organismen
a. Mogelijkheid tot zelfvernieuwing
b. Mogelijkheid om te differentiëren in gespecialiseerde celtypes (totipotent,
pluripotent, multipotent,…)
c. Adulte stamcellen
i. Herstelsysteem voor het lichaam
ii. Bron: beenmerg, bloed, vetweefsel
iii. Meestal multipotent
d. Embryonale stamcellen
i. Bron: voornamelijk embryo’s van enkele dagen oud
ii. Pluripotent
iii. Nadeel: ethisch controversieel, onbehandelde embryonale stamcellen
injecteren kan afstotingsreactie veroorzaken
e. Geïnduceerde pluripotente stamcellen
i. Werkwijze: primaire cellen behandelen met virus/eiwitcombinatie
ii. Voordelen: kunnen patiënt specifiek gemaakt worden, kunnen als bron
gebruikt worden om alle celtypes in vitro aan te maken…
iii. Nadelen: karyotype moet gecheckt worden, variabiliteit van lijn tot lijn,….
E. Organoïden: in vitro 3D cellulaire cluster afkomstig van primair weefsel, embryonale
stamcellen of geïnduceerde pluripotente stamcellen (mini brein)
, a. Voordelen : meer gelijkaardig in samenstelling en architectuur aan primair weefsel,
voor verschillende weefsels mogelijk, makkelijk manipuleerbaar, stocks mogelijk
b. Nadelen: interactie met micro-omgeving ontbreekt, complexe ziektemodellen blijven
moeilijk na te bootsen
Weefselculturen
Werkwijze:
stukje primair weefsel afnemen van patiënt en in cultuur brengen (vb huidweefsel in cultuur)
Voordelen: behoudt cel-cel inetracties, makkelijk manipuleerbaar
Nadelen: beperkt houdbaar en verliest oorspronkelijke eigenschappen
Modelorganismen
Voordelen: eenvoudigere fysiologie dan humaan in sommige organismen, snel kweken, goedkoop…
Nadelen: verschillen tov mens, ethische vraagstukken
Ethische vraagstukken: goedkeuring door ethische commissie KU Leuven voor zebravis en hoger,
3V’s: vervange,verminderen en verfijnen
1) Gist
a. Kan makkelijk en goedkoop gekweekt worden
2) Worm
a. Kan makkelijk en goedkoop gekweekt worden
b. Één van de eenvoudigste organismen met een zenuwstelsel
c. Goed model voor studie van celdeling
3) Fruitvlieg
a. Kan makkelijk en goedkoop gekweekt worden
b. Vormde de basis voor ontdekking van chromosomen
4) Zebravis
a. Produceert veel eitjes
b. vertebraat
c. Toxicologische studies
5) Kikker
a. Nadeel : zeer complex
b. Goed model om genexpressie te beïnvloeden
6) Muis
a. Meest geschikte modelorganisme
b. Grote genetische en fysiologische gelijkenis met de mens
c. Nadeel: relatief duur, muis is geen mens
Xenograften
• Transplantatie van humaan weefsel in muis
• Muis moet immunodeficiënt zijn (anders afstoting van menselijk weefsel)
• Voordelen: laat toe testen uit te voeren in vivo die op mens niet mogen/kunnen
• Nadelen: relatief duur, artificiëel
