'Voorkom ziekten met slimme eiwitten'

Tilman Hackeng, hoogleraar Chemische Biologie aan de Universiteit Maastricht, legt uit waarom chemische eiwitsynthese zo belangrijk is voor het in beeld brengen van biomarkers in het lichaam. Hij hoopt hiermee in de toekomst bloedstolselvorming te voorspellen en via behandeling te voorkomen.

---

Biomarkers worden steeds belangrijker bij het aantonen en voorspellen van ziektes. Biomarkers die in de bloedbaan vrijkomen, kunnen worden aangetoond met een testkit. Anderen blijven in het lichaam zitten en zijn minder eenvoudig aan te tonen. Met behulp van chemische synthese kunnen zogenaamde 'slimme' eiwitten worden ontworpen die alle biomarkers in het lichaam kunnen opsporen.

Een biomarker is een biologische stof die fungeert als indicator voor een bepaalde (ziekte)toestand. Veel biomarkers zijn eiwitten en komen in de bloedbaan terecht door secretie of als gevolg van weefselbeschadiging bij een ziekteproces. Deze kunnen relatief eenvoudig worden bepaald in een bloedmonster.

Matrix-biomarkers

Biomarkers die achterblijven in het weefsel, zogenaamde matrix-biomarkers, kunnen niet aangetoond worden in het bloed. Hiervoor zijn chemische biologische technieken. Zo'n techniek is bijvoorbeeld chemische eiwitsynthese. Via chemische eiwitsynthese maken we complementaire eiwitten op maat met vlaggen of labels en binden deze aan biomarkers.

Eiwitten

Eiwitten doen mee aan álle denkbare processen in ons lichaam. Alles wat we doen, denken, zien en voelen wordt gestuurd door eiwitten. Hiervan bestaan meer dan 20.000 verschillende. Onze eiwitten zijn opgebouwd uit lange ketens van aminozuren. De volgorde waarin de aminozuren aan elkaar geregen moeten worden is uniek voor elk eiwit en is vastgelegd in ons DNA.

Receptor

Veel matrix biomarkers bestaan uit eiwitreceptoren die op een celoppervlak tot expressie komen tijdens een bepaald proces dat ten grondslag ligt aan een ziekte. Deze eiwitreceptoren hebben natuurlijke liganden, wederom eiwitten die zeer specifiek daaraan kunnen binden.

De basis van deze binding is het zogenaamde 'sleutel-slot principe', één specifiek eiwit past op één specifieke receptor. Het gebruik van deze eiwitten om de receptoren en daarmee de ziekte aan te tonen ligt dus voor de hand.

Chemische eiwitsynthese

Hoe komen we aan deze eiwitten? Ten eerste kunnen eiwitten gezuiverd worden uit menselijk materiaal. Daarnaast kunnen ze door recombinante expressie in het laboratorium door bacterie-, gist- of zoogdiercellen gemaakt worden. Als derde mogelijkheid kunnen eiwitten helemaal chemisch gemaakt worden, zonder tussenkomst van welk biologisch systeem dan ook. Deze chemische eiwitsynthese is heel belangrijk voor het opsporen van die verstoringen of ziektes in het lichaam via biomarker detectie.

Reageerbuis

Bij chemische eiwitsynthese worden de aminozuren één voor één met de hand aan elkaar gezet in een reageerbuis. Dit levert kleine stukjes eiwit op, zogenaamde peptiden. Die kunnen met een chemische reactie weer aan elkaar gezet worden zodat ze een langere eiwitketen vormen. Als we nu een biomarker in het lichaam willen aantonen, dan maken we een stukje van het natuurlijke ligand na. Daaraan binden we labels zodat het ligand zichtbaar wordt voor fluorescentie, MRI, PET of SPECT beeldvorming.

Labels koppelen

De kracht van de chemische eiwitsynthese is nu dat we precies kunnen kiezen waar en hoeveel van deze labels we aan het eiwit koppelen. Bij biologisch verkregen eiwitten gaat labelen vaak lukraak en is de kans groot dat een van de labels op een plaats komt waar het de binding van het ligand aan de biomarker zal verstoren.

Diagnostische biomarker

Op deze wijze hebben we een slim eiwitje ontwikkeld dat verse stolsels in het lichaam kan aantonen door middel van MRI. Ongewenste trombose kan verantwoordelijk zijn voor een myocardinfarct of een beroerte als dit in het arteriële vaatstelsel optreedt. Ook kan het verantwoordelijk zijn voor een longembolie als dit in het veneuze stelsel optreedt.

De fibrinepolymeren in het stolsel vormen hier een diagnostische biomarker omdat het stolsel er immers al is. Ons slimme eiwit wordt aan fibrine gekoppeld door het stollingssysteem dat nog tijdelijk in het stolsel actief is. Hierdoor herkent het alleen verse stolsels en dat zijn juist de stolsels die nog gevoelig zijn voor de veel gebruikte trombolysetherapie met weefsel plasminogeen activator.

Prognostische biomarker

Meestal worden ongewenste bloedstolsels gevormd door het scheuren van een instabiele atherosclerotische plaque, waarbij stollingsactivatoren in contact komen met het bloed en het ter plekke doen stollen.

In dit licht is het belangrijker om bloedstolsels te voorspellen in plaats van aan te tonen. Daarom gebruiken wij nu een receptor die specifiek in de instabiele plaque tot expressie komt als prognostische biomarker voor trombose. Met een natuurlijk eiwitligand voor deze biomarker die wij chemisch nagemaakt hebben en voorzien hebben van fluorescente en PET labels hebben wij al plaques in het lichaam kunnen aantonen.

Daardoor wordt het in de nabije toekomst wellicht mogelijk om bloedstolselvorming te voorspellen en vervolgens door behandeling te voorkomen.

---

Curriculum Vitae Tilman Hackeng

2009	Bijzonder hoogleraar Chemische Biologie van Hart- en Vaatziekten, Universiteit Maastricht
1998	Professor Cardiovascular Research Institute Maastricht
1994	Senior Research Associate, Californië
1981	Studie aan Universiteit Utrecht
1962	Geboren te Utrecht

---

5 januari 2010

Volgende column

Huisartsen luisteren vaak naar hun gevoel dat er iets niet pluis is met een patiënt. Drs. Erik Stolper onderbouwt in zijn column de waarde van dit niet-pluis gevoel.

---

---

Gerelateerd:

Datum		Titel
03-02-2012		Stap dichter bij ideale materiaal huidgenezing
03-02-2012		Novel approaches to regenerative medicine of the skin. Construction and comprehensive molecular analysis of collagenous biomaterials in vitro and in vivo
26-01-2012		Dieet voorkomt complicaties chirurgie
18-01-2012		Nieuwe markers 'hoopgevend' tegen nierschade
18-01-2012		Urinary markers of glomerular and tubular damage in chronic kidney disease

Er zijn nog geen reacties bij dit bericht. Ziet u geen reactieformulier? Dan dient u eerst in te loggen.

Gerelateerd:

Datum		Titel
09-02-2012		Drie genmutaties oorzaak hersenziekte PCH
09-02-2012		Darmbacterie signaleert dikke darmkanker
09-02-2012		Streptococcus gallolyticus and colorectal cancer: explorations at the host-pathogen interface
09-02-2012		Pontocerebellar Hypoplasia: from gene to disease
09-02-2012		'Arts-patiëntrelatie niet loskoppelen van euthanasie'

Meer columns

Datum		Titel
06-02-2012		De toekomst is toch aan u
06-02-2012		Europese bonuskaart voor dokters
31-01-2012		Zorgen na ontslag
31-01-2012		'Hoezo behandelverbod? Dat maak ik wel uit'
23-01-2012		Met lege handen, maar wel een mens
20-01-2012		Trotse, eerlijke verhalen
16-01-2012		Gedragscode Medische Hulpmiddelen: is het voldoende?
09-01-2012		De markt
04-01-2012		Het allerbeste!
03-01-2012		Ook in 2012 is de zorg er voor iedereen