Hoe bitterzoete suikerchemie ziekteverwekkers aanpakt
De uitdaging is groot, maar de voldoening als het lukt ook: complexe suikermoleculen maken die een rol spelen in de biologie. Hoogleraar Scheikunde Jeroen Codée wil deze ‘donkere materie van de biologie’ ophelderen, onder meer om ziekenhuisbacteriën te bestrijden.
‘Als je een bepaald stukje DNA nodig hebt, geef je de basenvolgorde door en een dag later krijg je per post de primers om het te maken’, vertelt Codée. Ook met eiwitten kun je als onderzoeker relatief gemakkelijk aan de slag. Tenminste, als je het vergelijkt met de complexe suikerverbindingen die vele functies hebben in alle facetten van het leven. ‘Suikers zijn als het ware de donkere materie van de biologie, zoals Nobelprijswinnares Carolyn Bertozzi het mooi zei.’
Suikerjasje als een suikerspin
Codée geeft een inkijkje: ‘Op bijna de helft van alle eiwitten zitten suikers. Je bloedgroep wordt bepaald door suikers aan de buitenkant van een rode bloedcel. Bacteriën hebben om hun celwand heen een suikerjasje als een soort suikerspin, waaronder de eiwitten waaraan ons immuunsysteem ze kan herkennen, verstopt zitten. Zo blijven ze onder de radar. Dat suikerjasje verandert soms ook van karakter.’
Binnen de suikerchemie proberen wetenschappers dit soort complexe suikers na te maken. ‘Als dat lukt, kunnen bijvoorbeeld immunologen kijken hoe het immuunsysteem erop reageert. Als we dat begrijpen, wordt het mogelijk ziekteverwekkers aan te pakken met nieuwe vaccins of antibiotica.’ Op deze manier zijn de producten van Codée als het ware hengels waarmee andere wetenschappers kunnen gaan vissen.
Kettingen of kluwens van legoblokjes
Samen met biologen bepaalt Codée welke moleculen hij wil maken. Als je je de verschillende soorten suikermoleculen als legoblokjes voorstelt, zijn de complexe suikers kettingen of een kluwen van verschillende kleuren en vormen legoblokjes. Het lukte Codée en zijn team om een redelijk lang stukje suiker uit de buitenlaag van de hardnekkige ziekenhuisbacterie Staphylococcus aureus na te maken. ‘Nu moeten we testen of dat stukje genoeg is om ermee te onderzoeken hoe die bacterie ons immuunsysteem omzeilt.’
‘Een andere droom’, vervolgt Codée, ‘is het namaken van zwitterionische polysachariden. Dat zijn suikerketens die zich gedragen als een eiwit. Ze kunnen de T-cellen van ons immuunsysteem activeren. Ook hiervan hebben we een lang exemplaar weten te maken, lang genoeg om de helixvorm aan te nemen die het op de bacterie ook heeft. Als je deze specifieke suikerketens van bepaalde ziekteverwekkers kunt namaken, kunnen ze dienen als vaccin.’
Bitterzoete symfonie
De titel van Codeés oratie is A Bitter Sweet Symphony. Dat bittere verwijst naar hoe hard onderzoekers moeten werken. ‘We begrijpen nog steeds niet goed hoe suikers precies reageren. Het is ontzettend moeilijk om precies het gewenste product in handen te krijgen. Dat is wel erg belangrijk, omdat varianten met heel subtiele verschillen, heel verschillend functioneren.’
Waar DNA en eiwitten tot stand komen op basis van sjablonen van respectievelijk baseparen en aminozuren, werkt het met suikerkettingen anders. ‘Ze worden gemaakt door een samenspel van veel verschillende enzymen. Voor ons is het een kwestie van heel lang proberen in het lab, terwijl je idealiter vooraf een berekening maakt en dan kunt maken wat je wilt.’ Na veel proberen, komt – als je geluk hebt – de zoete kant van de symfonie naar boven. ‘Als het eindelijk lukt, geeft dat heel veel voldoening.’
Jeroen Codée houdt zijn oratie A Bitter Sweet Symphony op vrijdag 22 september om 14 uur.
Tekst: Rianne Lindhout
Afbeelding: Pseudomonasbacteriën worden beschermd door een complexe suikerlaag.