Suiker als medicijn, het is niet het eerste waar je aan denkt, toch is dat precies waar scheikundige Peter Moons van de Radboud Universiteit zich mee bezighoudt.
Je hebt suikerklontjes, cola, chocola, maar dat is natuurlijk niet waar we het hier over hebben. Koppel je die kleine suikermoleculen aan elkaar dan krijg je complexere suikerketens. Alle cellen in ons lichaam bevatten dit soort suikerstructuren. Ze zijn essentieel voor ons immuunsysteem. Dat bepaalt namelijk aan de hand van die structuren of een cel lichaamsvreemd is of niet om dan eventueel in actie te komen.
Activeren van immuunsysteem
Helaas weten sommige kankercellen dat ook. Door te lijken op lichaamseigen suikerstructuren kunnen ze ons immuunsysteem voor het lapje houden. Moons legt uit wat je daar tegen kunt doen. “Je hebt een paar opties: je kunt proberen nieuwe, synthetische suikers te maken die verhinderen dat die suikers in de kankercellen worden ingebouwd, zodat ze weer vatbaar zijn voor het immuunsysteem of je kunt het immuunsysteem activeren met bepaalde suikers.”
Dat doet denken aan immunotherapie. Waarom heeft activering via suikers nog extra voordelen, vroegen we Moons. “In principe zijn er twee vormen van het immuunsysteem: het aangeboren immuunsysteem en het verworven immuunsysteem”, begint de wetenschapper zijn uitleg. “Het verworven immuunsysteem staat doorgaans centraal in vaccins en immunotherapieën. Dit is in staat om reeds bekende ziekteverwekkers heel specifiek te herkennen en ze vervolgens opnieuw aan te vallen. In principe kun je specifieke suikerstructuren die op bacteriën voorkomen maken als basis voor een vaccin. Daarmee richt je je op het verworven immuunsysteem. Het aangeboren immuunsysteem reageert echter op typische patronen die voorkomen bij ziekteverwekkers. Dit kunnen bijvoorbeeld complexe suikers zijn uit bacteriën, schimmels of parasieten. Dit is snel en je activeert hiermee een ander soort immuunrespons. Het zou mooi zijn als je dit óók kan inzetten voor andere ziektebeelden door je immuunsysteem een oppepper te geven.”
Uronzuren en rhamnose
Maar dat is behoorlijk ingewikkeld. De suikerstructuren zijn namelijk uiterst complex. “Stel dat je twee kleinere suikers aan elkaar koppelt, dan ontstaan er eigenlijk twee mogelijke complexere structuren, terwijl er maar één de functie heeft die wij willen”, legt Moons uit. “Wij willen daarom volledige controle over de reactie. We hadden tot nu toe niet goed zicht op wat er precies gebeurt tijdens zo’n koppeling. Dat hebben wij onderzocht.”
Tijdens die koppeling van kleinere suikers ontstaan tijdelijk reactieve deeltjes, die de onderzoekers intermediairs (of tussenproducten) noemen. Die reageren met elkaar en leveren uiteindelijk de suikerstructuren op. “Wij hebben onderzocht wat er nu precies gebeurt in koppelingen met uronzuren en rhamnose, twee typen suikers die voorkomen in mensen en bacteriën. We hebben bewezen dat die intermediairs bestaan, dat ze een beslissende rol kunnen spelen in een koppeling én we hebben daarmee selectief een complexe suiker gemaakt. Daarbij hebben we NMR gebruikt, een soort van MRI voor moleculen, om een ‘vingerafdruk’ van de intermediairs te meten.”
Waarom juist deze twee suikers? “Uronzuren en rhamnose zijn onderdeel van tal van complexe suikerstructuren die voorkomen op bijvoorbeeld menselijke of bacteriële cellen”, legt Moons uit aan Scientias.nl. “Ze zijn als het ware bouwstenen van deze complexe suikers en je moet deze bouwstenen op de juiste manier invoegen om de biologische functie van een complexe suiker te behouden.”
Uitdagingen
Deze kennis kan in de toekomst worden gebruikt voor de ontwikkeling van vaccins en medicijnen. Maar er is nog een lange weg te gaan. “We hebben ook nóg grotere structuren proberen te maken die gebruikt kunnen worden als ‘immuunboost’, maar daar liggen nog wel wat uitdagingen.”
Wat die precies zijn? “Er zijn voorbeelden van grote, complexe suikers uit de natuur, zoals beta-glucaan, die een immuno-stimulerende werking vertonen. Dit betekent dat ze mogelijk je immuunsysteem kunnen activeren om ziekteverwekkers te bestrijden. Ze moeten echter wel een minimale omvang hebben om überhaupt een effect te krijgen. Maar er is nog veel onbekend over hoe de suikers eruit zien en hoe ze werken. Bovendien is het verkrijgen, maken of optimaliseren van deze complexe suikers erg moeilijk of momenteel nog niet mogelijk. We hebben dus nieuwe methoden of technologieën nodig om ze te kunnen maken en dat begint door het chemische proces erachter te begrijpen”, vertelt de scheikundige.
Belang van fundamenteel onderzoek
Echte vaccins of medicijnen zijn er dus nog niet een, twee, drie. “Wij zijn bezig met fundamenteel onderzoek en hebben ons gericht op uitdagingen binnen de synthese van complexe suikerstructuren. Hierdoor zijn we een stapje dichterbij maar we zijn er nog lang niet. Zodra we de interessante suikerstructuren kunnen identificeren en synthetiseren, kan het nog jaren – en veel investeringen – duren om een dergelijk idee door te ontwikkelen tot geneesmiddel of vaccin. Het is een lang proces, maar als we op den duur nieuwe geneesmiddelen, vaccins of technologieën willen, begint het bij fundamenteel onderzoek. We moeten als samenleving dus nu investeren in onderzoek, onderwijs en innovatie om er over 10+ jaar pas iets van terug te zien. Dat is soms moeilijk te behappen, maar er werken veelal honderden mensen jarenlang aan de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen. En dan moet je ten eerste het idee hebben en ten tweede het idee kunnen uitvoeren”, klinkt het tot besluit.
