spacer.png, 0 kB
Volg Cursor via Twitter Volg Cursor via Facebook Cursor RSS feed
spacer.png, 0 kB

spacer.png, 0 kB


Ik wilde graag praktisch bezig zijn - ik dacht dat veel theorie en modelleren me minder zouden liggen.
Cursor in PDF formaatCursor als PDF
PrintE-mail Tweet dit artikel Deel dit artikel op Facebook

Een magische kogel met vingers

4 september 2008 - In het jaar 1908 won de Duitse medicus Paul Ehrlich de Nobelprijs voor zijn onderzoek naar het immuunsysteem. Van hem stamt het beeld van de ‘magic bullet’, een magisch projectiel dat in het lichaam op zoek gaat naar de ziekteverwekker en deze onschadelijk maakt, terwijl de rest van het lichaam gespaard blijft. Een eeuw later hoopt biomedisch technologe Maartje Bastings met een nieuwe techniek -en een toptalentbeurs- een belangrijke bijdrage te leveren aan het ontwikkelen van zo’n magische kogel. Om dit voor elkaar te krijgen, is ze van plan een deel van een virus na te bouwen.

“Het is een beetje uit de hand gelopen”, zegt de promovenda, die deze week officieel met haar onderzoek begint. Ze doelt op het feit dat ze naast haar studie Biomedische Technologie -waar ze cum laude haar master haalde- ook met goed gevolg het conservatorium afrondde. En dat binnen vier jaar. “Ik speel dwarsfluit en was net een paar maanden bezig aan het conservatorium in Tilburg toen ik mijn wiskundesommetjes echt begon te missen”, vertelt Bastings. Ze besloot daarom BMT te gaan studeren. “Daar zeiden ze dat twee studies niet te combineren zijn, maar ik besloot het conservatorium ernaast te blijven doen zolang het goed ging.” En het bleek tot het einde goed te gaan. Ze mag zich daarom ook gediplomeerd dwarsfluitiste noemen.

Bastings weet wat ze wil; ze koos bewust de scheikundige richting binnen BMT. “Scheikunde is toch het enige vakgebied waar je echt nieuwe dingen maakt. Je kunt iets creëren wat doet dat jij wilt dat het doet.” Een dag na het behalen van de vereiste vakken stond ze voor de deur van het in 2002 voor studenten BMT en Scheikundige Technologie opgerichte Spinozalab. “Daar kun je als student meewerken aan wetenschappelijk onderzoek, bijvoorbeeld als hulpje van een promovendus. Dat was een heel goede leerschool.” Ze wist namelijk al heel snel dat ze wilde gaan promoveren.

Toptalent
Afgelopen jaar schreef Bastings (24) een onderzoeksvoorstel waarmee ze een NWO- toptalentsubsidie van 180.000 euro binnensleepte. Daarmee kan ze de komende vier jaar haar eigen promotieonderzoek financieren in de groep van prof.dr. Bert Meijer (Molecular Science and Technology). Het voorstel staat bol van vakjargon en ‘buzzwords’ en is voor een leek daarom moeilijk te lezen. Gelukkig is de aankomende promovenda goed in staat om in eenvoudige bewoordingen uit te leggen wat ze van plan is. “We willen een soort moleculaire handjes maken met vijf vingers, die zich kunnen hechten aan specifieke doelen, zoals tumoren of ziekteverwekkers.” Als aan deze handjes een medicijn wordt vastgemaakt, komt dat alleen op de plek terecht waar het nodig is. Daardoor kan de dosis van het medicijn worden verkleind, zodat er minder risico is op bijwerkingen.

Het onderzoeksvoorstel maakte voldoende indruk op de jury om haar uit te nodigen het onderzoeksvoorstel in Den Haag te komen presenteren en verdedigen. “Dat was in april, maar toen was ik halverwege mijn stage bij Caltech in Californië. Het voelde wel raar om voor een half uur terug te vliegen.” Gelukkig was het niet voor niets: Bastings wist de jury tijdens de bijeenkomst te overtuigen van haar persoonlijke kwaliteiten en kreeg daarom op dinsdag 2 september -als enige TU/e’er- de beurs symbolisch overhandigd op het hoofdkantoor van NWO.

Armen
Bastings en haar toekomstige collega’s hebben zich laten inspireren door Moeder Natuur. Bepaalde virussen -bacteriofagen- die bacteriën als gastheer gebruiken, hebben een kop met vijf armen die zich hechten aan het oppervlak van hun slachtoffer. De armen hebben uiteinden die binden aan specifieke eiwitten die zich op de buitenkant van de bacterie bevinden. Daardoor hecht de bacteriofaag zich uitsluitend op de juiste plaats. Eigenlijk herkent het virus niet de bacterie, maar het oppervlakte-eiwit waaraan zijn armen blijven plakken.

Van die kieskeurigheid van virussen maken biochemici gebruik bij een techniek die ‘phage display’ wordt genoemd. Dat is een techniek om eiwitten te vinden die zich hechten aan specifieke doelen in het menselijk lichaam. Hierbij wordt een vloeistof met genetisch gemodificeerde bacteriofagen over een sample heen gespoeld. De vloeistof bevat duizenden typen virussen, waarvan de armen elk uitlopen in een uniek eiwit. Alleen de bacteriofagen met het juiste eiwit aan het uiteinde aan de armen blijven aan het sample hangen. Deze worden vervolgens opgekweekt, zodat uit de genetische code van de bacteriofaag kan worden afgeleid welk eiwit aan het sample bleef plakken. Dat eiwit kan dan worden gebruikt om de bestanddelen van het sample terug te vinden in hun natuurlijke omgeving: het menselijk lichaam.

Bouwplan
Bastings wil de kop van de bacteriofaag namaken, een kunstmatig virus als het ware, inclusief het vijftal armen. “Het blijkt dat een handje met vijf vingers wel honderd maal beter blijft plakken dan een hand met één vinger”, zegt ze. “Als namelijk een vinger losschiet, dan zit het handje nog met vier vingers vast.” Ze is vooralsnog niet van zins af te wijken van het bouwplan van de natuur. “We zouden met hetzelfde gemak een paar vingers minder of meer kunnen maken, maar we gaan ervan uit dat de natuur niet voor niets op vijf is uitgekomen.”

Dat het principe werkt, is inmiddels aangetoond in de groep waarin Bastings komt te werken. “Ze hebben een kunstmatig virus gebruikt om collageen zichtbaar te maken onder de microscoop”, vertelt ze. Het eiwit collageen vormt bundels die zorgen voor de stevigheid van weefsel. De onderzoekers gebruikten weefsel van de hartspier, dat veel collageen bevat. Aan de armen van het kunstvirus werd een eenvoudig eiwit vastgeplakt waarvan bekend is dat het aan collageen bindt. Ook plakten ze een fluorescent eiwit aan de kop van het synthetische virus. Doordat het kunstvirus aan collageen blijft hangen, en niet op andere plekken in het weefsel, lichten de collageenbundels duidelijk op onder microscoop. “Als je dit met een kunstvirus met één arm doet, zie je helemaal niets”, zegt Bastings. “Het is echt essentieel dat je meerdere armen gebruikt.”

Tijdens haar eerste stage heeft Bastings aan de Universiteit van Californië in Santa Barbara gewerkt aan een systeem dat in combinatie met het kunstvirus zou kunnen werken als de door Paul Ehrlich gedroomde ‘magic bullet’. Ze vertelt: “Je kunt zogenaamde blok-copolymeren gebruiken. Dat zijn langgerekte moleculen die uit meerdere segmenten bestaan. Van de buitenste segmenten is de een in water oplosbaar en de ander waterafstotend. Daardoor rolt het molecuul zich in water automatisch op tot een bolletje waarbij het waterafstotende deel aan de binnenkant zit en het in water oplosbare deel aan de buitenkant.” Aan het middelste deel van het molecuul kan een medisch werkzame stof worden bevestigd. Je krijgt dan een soort pil waarbij de werkzame stof door een schil wordt beschermd. “Aan de schil kun je dan onze handjes bevestigen, zodat het bolletje op de juiste plek blijft hangen. Je kunt dan bijvoorbeeld contrastmiddel voor PET-scans of MRI heel gericht toedienen. Het is de bedoeling dat onze handjes breed inzetbaar worden.”

Door haar succes in de wetenschap heeft Bastings minder tijd voor de dwarsfluit. Ze lijkt er niet mee te zitten. “Ik repeteer nu nog een keer in de week met mijn orkest. Dat is schandalig weinig, maar als ik vlak voor een concert hard oefen, kom ik er wel mee weg.”/.


Een schematische weergave van de ‘kop’ van een virus met vijf armen. Daarnaast de synthetische variant, met dezelfde eiwitten aan de uiteinden van de armen.



Een microscoopafbeelding van hartspierweefsel, waarin collageenbundels zichtbaar zijn door de fluorescente ‘kunstmatige virussen’ die zich aan het collageen hechten.

Biotechnologie/Tom Jeltes
Foto/Bart van Overbeeke