Chemo zonder bijwerkingen: Matthijs Hakkennes helpt in de hooiberg sneller de speld te vinden
Chemotherapie, maar dan zonder de haaruitval of vreselijke vermoeidheid. Het kan, als het giftige medicijn alleen actief wordt waar het met licht is ‘aangezet’. Matthijs Hakkennes bracht het dichterbij en promoveerde cum laude. ‘Ik kreeg veel bedankmailtjes uit China en Bangladesh.’
Bij muizen en zebravis-embryo’s lukt het al: chemotherapie die alleen de tumor aanvalt en niet het gezonde weefsel. Je dient het medicijn toe, wacht tot het de tumor heeft bereikt en schijnt dan met een laserlicht op de tumor.
Werkzaam op locatie en met lichtschakelaar
Opschalen naar de mens is helaas nog ver weg, legt theoretisch chemicus Matthijs Hakkennes uit. ‘Je hebt niet alleen een werkzaam molecuul nodig dat actief wordt als er licht op schijnt; het moet ook nog op de juiste plekken in het lichaam terechtkomen, aangrijpen op tumorcellen en helemaal veilig zijn.’
Als een chemicus op de tekentafel een mogelijk geschikt molecuul bedenkt, duurt het zomaar twee tot drie jaar voordat het lukt om dat molecuul daadwerkelijk te maken in het lab. En dan nog een jaar om het te testen. ‘Vaak werkt het dan niet zo goed als gehoopt, maar dan zit je periode van vier jaar promotieonderzoek erop.’
‘Er is een oneindige soep van moleculen mogelijk. Mijn computermodellen helpen de juiste richting te bepalen.’
Geen vis, maar een hengel
In plaats van zo’n vis te vangen die je als onderzoeker na vier jaar weer moet teruggooien, werkte Hakkennes aan een hengel. Hij ontwikkelde computermodellen die voorspellen welke moleculen geschikt zijn. ‘Dan kun je in die oneindige soep van moleculen die je kunt bedenken een kant op gaan die meer kans van slagen heeft.’
Modellen die moleculen bedenken en hun eigenschappen voorspellen, bestaan al langer. Maar nog niet voor organische moleculen met een metaalcomponent erin, nodig voor chemotherapie. ‘Die metalen hebben allemaal gekke eigenschappen, waardoor bestaande modellen niet werken. Daar heb ik aan gesleuteld.’
Passen als een sleutel in het slot
De onderzoeker ontwikkelde onder meer het programma MetalDock, dat voorspelt hoe metaalmedicijnen aan eiwitten binden. ‘Je kunt die binding zien als een sleutel die in een slot past. Onze moleculen hebben een centrum van metaal, met daaromheen organische haakjes. Er moet zo’n haakje afschieten onder invloed van licht, en het stukje dat je overhoudt moet als een sleutel op het eiwit in de kankercel passen.’
Een van de slimmigheden van MetalDock: ‘Het kost veel rekenkracht om een mogelijk molecuul door te rekenen. Daarom doet het programma eerst op veel moleculen een relatief eenvoudige berekening om een eerste selectie te maken.’ Vervolgens kunnen andere simulatiemethode steeds moeilijkere, maar accuratere berekeningen doen, om zo het selectieproces ‘strenger’ te maken. Na een aantal selectieronden blijft een hanteerbaar aantal mogelijk werkzame moleculen over. ‘Daarin kunnen we dan de vele benodigde rekenkracht investeren om er een 3D-filmpje te maken.’
Bedankjes voor het nieuwe gereedschap
Hakkennes zelf was tijdens zijn werk ook een passende sleutel op een slot. Scheikundehoogleraar Sylvestre Bonnet schrijft: ‘Zijn vermogen om met anderen te communiceren viel me echt op. Hij werkte als theoreticus heel goed samen met experimentele chemici, met wie hij kon achterhalen welke modellen nodig waren en hoe hij zijn berekeningen met experimenten kon vergelijken. Het predikaat cum laude komt hem dan ook zeker toe.’
Chemotherapie met lichtschakelaar is er voorlopig niet, maar de resultaten uit Hakkennes’ onderzoek brengen toepassing van de technologie wel dichterbij. Ook onderzoekers buiten dit onderzoeksveld zijn blij met zijn resultaten. ‘Ik kreeg heel veel mails van mensen uit bijvoorbeeld Bangladesh en China, die me bedankten voor het ontwikkelen van MetalDock. Zij werken aan andere metaal-organische moleculen en hebben nu gereedschap om te voorspellen hoe die binden aan andere moleculen.
Promotie en proefschrift
Matthijs Hakkennes verdedigde op 17 april zijn proefschrift Computational tools and protocols for the development of photoactivated metallodrugs. Zijn promotoren waren Prof. Sylvestre Bonnet en dr. Francesco Buda.