Verbouwde cafeïnemoleculen helpen medisch onderzoek verder
Voordat onderzoekers doelgericht medicijnen kunnen ontwikkelen, moeten ze weten hoe een ziekte precies werkt. Biochemicus Bert Beerkens maakte moleculen waarmee ze dat kunnen uitzoeken. Hij gebruikte cafeïne als basis voor nieuwe moleculen waarmee het onderzoek naar bepaalde receptoreiwitten op cellen mogelijk wordt.
Als chemiestudent raakte Bert Beerkens gefascineerd door het onderzoeksgebied dat het mogelijk maakt om met behulp van chemie allerlei processen in het lichaam te bestuderen. ‘Je ontwerpt en maakt dan moleculen die geen medicinale werking hebben, maar die andere onderzoekers helpen bij hun werk aan een bepaalde aandoening.’
Alomtegenwoordig in ons lichaam
In zijn promotieonderzoek ging Beerkens aan de slag om moleculen te maken die binden aan een eiwit waaraan normaal gesproken de stof adenosine bindt. Adenosine is alomtegenwoordig in ons lichaam. Het is onderdeel van dna en ook van ATP: adenosinetrifosfaat. Dat bewaart in alle levende cellen energie en maakt het beschikbaar waar het nodig is.
Beerkens: ‘Adenosine is ook een signaalstof voor communicatie tussen cellen. Als er in de omgeving van een cel veel adenosine is, kan dat betekenen dat er in de omgeving een cel is doodgegaan.’ Dan zwerft er adenosine rond uit uiteengevallen ATP, en een buurcel pikt dat op met speciale receptoren op het celmembraan. ‘Afhankelijk van het type cel dat de adenosine oppikt, kan het gevolg zijn dat de immuunrespons wordt geremd. Sommige tumoren misbruiken dit mechanisme door actief adenosinereceptoren te produceren.’
Stevig binden én een labeltje plaatsen
Om hier onderzoek naar te kunnen doen, zijn moleculen nodig die net als adenosine binden aan adenosinereceptoren. Beerkens ging de uitdaging aan. Cafeïne werd de basis van de stoffen die hij ontwikkelde. ‘Cafeïne bindt ook aan de receptor, alleen niet zo sterk.’ Beerkens experimenteerde met extra atoomgroepen aan het cafeïnemolecuul. Het lukte hem om moleculen te maken die niet alleen stevig binden aan de receptor, maar ook alléén aan dit type receptor en niet aan iets anders. ‘Er zijn vier verschillende adenosinereceptoren. Voor drie daarvan heb ik geschikte moleculen kunnen ontwerpen. Voor de vierde heeft mijn voorganger het gedaan.’
Klikchemie bleek de oplossing, als een soort Lego
De moleculen moesten niet alleen stevig en selectief binden aan de receptor, maar er ook een moleculair labeltje op plaatsen. ‘Dan kunnen onderzoekers zien of en waar welk type receptor aanwezig is.’ Dat waarnemen moest ook nog te doen zijn in levend celmateriaal, dus zonder hoge doses radioactieve straling. Dit was een lastig punt in Beerkens’ project. ‘Het is gelukt door klikchemie te gebruiken.’ Vorig jaar ging de Nobelprijs voor scheikunde naar de ontwikkeling daarvan. ‘Het werkt als Lego. Als het cafeïne-achtige molecuul verbonden is aan de adenosinereceptor, klikt een ander molecuul dat bijvoorbeeld licht geeft, daar weer aan vast.’
Beerkens promoveerde in november, zijn resultaten zijn al eerder gepubliceerd. Loopt het meteen storm met onderzoekers die de moleculen gebruiken? ‘Een half jaar geleden kwam er een verzoek uit Amerika. Een ziekenhuis wilde een ziektebeeld onderzoeken waarbij adenosine een rol lijkt te spelen. Verder gebeurt het nog hoofdzakelijk in en om ons lab, samen met het LUmc. Het gaat om onderzoek naar adenosinereceptoren op bepaalde immuuncellen, om te kijken wat een goed target voor medicijnen zou zijn om op aan te grijpen.’
Bert Beerkens promoveerde 9 november op het proefschrift Affinity-Based Profiling of the Adenosine Receptors.
Tekst: Rianne Lindhout