Frederik Horemans over de rol van biosensoren in de gezondheidszorg van morgen

“the next big thing” moeten we niet zozeer zoeken in de huidige generatie health-sensoren; maar in de wereld van biosensoren.

MIC Vlaanderen praat met Frederik Horemans, project coördinator Smart Health bij DSP Valley. Na het behalen van zijn master in biomedische wetenschappen en een PhD in chemie deed hij 6 jaar onderzoek naar biosensoren op de universiteiten van Hasselt en Maastricht. In april 2013 ging hij aan de slag bij DSP Valley als project coördinator van het GENEESS Project.

De rol van biosensoren in de gezondheidszorg van morgen

Een gesprek met Frederik Horemans van DSP Valley

In de VS en Europa worden nu reizigers uit Afrika in de luchthavens getest op Ebola. Dit gebeurt aan de hand van thermometers. Omdat koorts geen specifieke indicator is van een Ebola infectie is dit natuurlijk verre van ideaal. En toch lijkt dit momenteel de enige haalbare methode, die ook toegepast werd tijdens de vogelgriep en SARS epidemieën.

 

In een ideale wereld wordt er gecontroleerd op parameters die een meer rechtstreeks verband hebben met de ziekte. Maar, dit zou betekenen dat je terecht komt in een klinische context waarbij je bloed afneemt van alle passagiers om die vervolgens in quarantaine te laten wachten tot de resultaten een paar dagen later beschikbaar zijn. Niet haalbaar dus.

Dit is een mooie illustratie wat de beperkingen zijn van de huidige generatie van sensoren die gebruikt worden voor monitoring en screening. Deze meten alleen fysische parameters zoals bijvoorbeeld temperatuur, beweging, hartslag, hartritme en elektrische signalen zoals ECG en EEG. Aan de hand van deze parameters worden er dan conclusies getrokken rond bijvoorbeeld je calorieverbruik, stressniveau, hydratatie, slaapritme enz.. Veranderingen of afwijkingen van deze parameters kunnen wijzen op een onderliggend probleem of ziekte. Dit soort van monitoring kan enkel symptomen aantonen en is steeds een indirecte aanwijzing voor een aandoening.

Er wordt weliswaar veel verwacht van health-sensoren in de gezondheidszorg, maar “the next big thing” moeten we niet zozeer zoeken in de huidige generatie health-sensoren; maar in de wereld van biosensoren. Dit, kort samengevat, is het betoog van Frederik Horemans, Health Expert bij DSP Valley, een cluster van smart systems bedrijven en onderzoeksinstellingen actief in Vlaanderen en Nederland.

De beperkingen van fysische sensoren

Volgens Frederik is het meten van fysische parameters op en in het lichaam al grotendeels mogelijk op technologisch vlak. Steeds verdere miniaturisatie van dit soort sensoren zal het mogelijk maken verschillende sensoren te combineren in één wearable device. Ook de verdere ontwikkeling van implanteerbare sensoren, probes en stimulators zal dankbaar gebruik maken van de miniaturisatie . Hij verwacht veel van bijvoorbeeld deep brain implants om patiënten met neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson te helpen. Op het gebied van software ziet hij vooruitgang in de ontwikkeling van algoritmes die uit de massa’s ruwe data afkomstig van sensoren de nuttige en relevante klinische data kunnen filteren en juist interpreteren.

Er zijn echter grenzen aan wat dit soort van fysische sensoren kunnen bieden. Frederik: "Als je kijkt naar de huidige generatie producten die op de consumer markt beschikbaar zijn dan meten die uiteindelijk allemaal dezelfde parameters. Dit met het doel je fitheidsniveau te monitoren en te verbeteren. Dit type van wellness/fitness devices zijn echter verre van accuraat en vertonen variabiliteit onderling. Als we spreken in een medische context is dit natuurlijk onaanvaardbaar en is enkel echte klinische data relevant. Daar zit het belangrijkste verschil met de imec technologie, deze is veel betrouwbaarder dan deze van de meeste trackers op de markt vandaag. Maar uiteindelijk blijven medische gegevens die je kan halen uit enkel fysische parameters beperkt. Zelfs topatleten die voortdurend gemonitord worden, blijven te prooi vallen aan cardiovasculaire problemen die niet werden gedetecteerd. Om in plaats van te monitoren, effectief problemen te kunnen voorspellen - een hartaanval wil je immers voorspellen zodat je tijdig hulp kan inroepen - heb je ook andere data nodig, en die zullen we moeten vinden via biosensoren."

Eerste stappen: mobile labs

Volgens Frederik ligt er een grote opportuniteit in de interface tussen micro elektronica en biotech. Dit is een uitdagende samenwerking waarbij het 'natte' van de biotech gecombineerd wordt met het ‘droge’ van de elektronica. Deze sector waar Vlaamse bedrijven en onderzoekers centraal staan (bv imec en VIB) is in volle ontwikkeling. Hij geeft het voorbeeld van Biocartis uit Mechelen, een bedrijf gespecialiseerd in de ontwikkeling van geautomatiseerde labo systemen.

"Deze producten integreren meerdere klinische testen in één toestel en automatiseren heel wat processen zoals sample preparatie en analyses." De voordelen van deze aanpak zijn groot: snellere testen, decentrale testen (bv in de eerste lijn) en minder menselijke fouten.

De toekomst: Point-of-Care Labs & Lab-on-Chip

Frederik: "In de toekomst verwachten we nog kleinere toestellen en dat brengt ons dan naar Point-of-Care devices (PoC). Die kunnen testen uitvoeren on-the-spot aan patiënten bedzijde of op continue wijze. Ik denk hier bijvoorbeeld aan Imec's onderzoek naar Lab-on-Chip concepten waarbij zelfs individuele kankercellen kunnen worden gedetecteerd. Dat is nog toekomstmuziek maar het continue real-time glucose monitoringsysteem van Medtronic dat draadloos een wearable insulinepomp stuurtgaat toch al in die richting. Dit soort vroege diagnose en continue monitoren zal de medische wereld grondig kunnen veranderen."

Pharma als sponsor

Frederik ziet momenteel veel interesse vanuit de farmaceutische sector om dit soort technologieën te ontwikkelen. "Zij hebben er natuurlijk baat bij dat ziektes sneller opgespoord worden. De trend naar performance-based reimbursement speelt ook een rol. In de VS zullen binnenkort enkel geneesmiddelen die effectief werken terugbetaald worden, en dus worden nu 'companion diagnostics systems' ontwikkeld. Dit zijn PoC systemen die snel testen of bepaalde stoffen in het lichaam al dan niet gegenereerd worden en zo een indicatie kunnen geven of het geneesmiddel zal werken of niet. Dit soort technologieën biedt ook voordelen voor R&D om het ontwikkelingsproces te versnellen en efficiënter te maken."

Het is duidelijk dat we nog in de kinderschoenen staan op het gebied van biosensoren. Het is een moeilijk domein met veel uitdagingen, maar het biedt een enorm potentieel om de zorg grondig te verbeteren.