Bloedvaten zijn essentieel voor het efficiënte transport van zuurstof en voedingsstoffen door het lichaam en spelen een cruciale rol in de ontwikkeling van tumoren en wondheling. Sonja Boas, promovendus in de Life Sciences groep aan het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) in Amsterdam, ontwikkelde nieuwe technieken om het groeiproces van bloedvaten op computationele wijze te bestuderen. De resultaten van haar onderzoek geven een beter begrip van mechanismen in bloedvatgroei en dat is relevant voor de ontwikkeling van medische therapieën. Ze verdedigt haar proefschrift 'Computational modeling of angiogenesis' op dinsdag 22 december 2015 aan de Universiteit Leiden. Promotor is prof. dr. Roeland Merks.
Bloedvatvorming komt op gang wanneer zuurstofarme gebieden als wonden en tumoren signalen afgeven aan omliggende bloedvaten dat er een nieuwe vertakking moet komen. Dit groeiproces wordt al lange tijd op experimentele wijze bestudeerd. Computationeel onderzoek heeft een sterke ontwikkeling gemaakt en vormt een belangrijke toevoeging aan het experimentele onderzoek. Computersimulaties zijn cruciaal om de werking van bloedvatgroei (angiogenese) verder te doorgronden.
In haar onderzoek modelleerde Boas drie stappen in het groeiproces van bloedvatvorming. Als eerste ontwikkelde zij een nieuw model dat de interacties tussen cel en bindweefsel simuleert. Deze interacties treden op als geactiveerde bloedvatcellen het bindweefsel afbreken om hier in te groeien. Vervolgens simuleerde Boas – uitgebreider dan bestaande modellen – de dynamica van interacties tussen cellen om een bloedvatvertakking, ofwel sprout, te vormen. De derde stap die Boas simuleerde is het proces van bloedvatuitholling. Over de mechanismen die de uitholling van bloedvaten verklaren woedt al sinds 1856 een wetenschappelijke discussie op basis van tegenstrijdige observaties in experimenteel onderzoek. Het model van Boas is een wezenlijke stap voorwaarts in dit debat en geeft een mogelijke verklaring voor de uitkomsten die voeding gaven aan het debat.
In het laatste deel van haar proefschrift introduceert Boas een methode om de invloed van verschillende parameters op de uitkomsten van de modellen te bestuderen. Ondanks vele pogingen tot biologische falsificatie is nog altijd niet vastgesteld welk deel van bloedvatvorming wordt aangedreven door chemische signalen, directe interactie tussen cellen of interactie tussen cellen en de intercellulaire structuur. Boas stelt deze methode voor als een nieuw hulpmiddel dat kan helpen de verschillende modellen te falsificeren en de rol van verschillende mechanismen in experimenten aan te tonen.
Dit onderzoek is gefinancierd via de Vidi-beurs van Roeland Merks, toegekend door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) in 2010.
Afbeelding: Angiogenesis in het netvlies van een muizenoog. Wyss Institute, Harvard
