Je leest:

Eiwitten stressen voor het goede doel

Eiwitten stressen voor het goede doel

Auteur: | 19 november 2008

Eiwitten kunnen goede geneesmiddelen zijn, maar als ze gaan samenklonteren worden ze gevaarlijk voor de patiënt. Andrea Hawe onderzoekt bij de Universiteit Leiden hoe klontering ontstaat en hoe die voorkomen kan worden. Ze kreeg voor haar onderzoek een Veni-subsidie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Steeds vaker worden eiwitten als geneesmiddel gebruikt; per jaar wordt er nu voor meer dan 50 miljard dollar aan eiwit-medicijnen verkocht. Maar eiwit-geneesmiddelen brengen ook specifieke risico’s met zich mee. In 2002 werden bijvoorbeeld de eerste patiënten gerapporteerd die na toediening van EPO antilichamen begonnen te produceren – tegen het toegediende EPO maar ook tegen hun eigen EPO – waardoor ze ernstige bloedarmoede kregen. Dat uitlokken van de afweerreactie, immunogeniciteit genoemd, wordt vermoedelijk veroorzaakt doordat de eiwitten aan elkaar gaan kleven en zo klonters, zogenoemde aggregaten, vormen. Deze aggregaten werken niet meer als geneesmiddel en kunnen zelfs door het lichaam als vreemd, te vernietigen deeltje worden beschouwd. Dr. Andrea Hawe heeft een VENI-beurs gekregen om te onderzoeken hoe die aggregaten zich vormen, en hoe ze te detecteren zijn.

Dr. Andrea Hawe

Aggregaten problematisch voor eiwitmedicijnen

‘Het zou ideaal zijn als een eiwitgeneesmiddel honderd procent aggregaat-vrij zou zijn, maar dat gaat niet lukken’, aldus Hawe. ‘Je kunt wel methoden onderzoeken om aggregatie te verminderen. In mijn promotieonderzoek in München heb ik bijvoorbeeld een cytokine, dat is eiwit van het immuunsysteem, onderzocht dat heel slecht oploste en daarom oorspronkelijk met een ander eiwit, albumine, werd gecombineerd. Een van de problemen was echter dat het cytokine met het albumine aggregaten ging vormen, wat nogal immunogeen is voor de patiënten. Uiteindelijk vond ik een combinatie van stoffen die albumine overbodig maakte. Maar omdat die veel zuurder was, was die was weer pijnlijk voor de patiënt.’

Eiwitklonters kleuren

In Leiden wil Andrea Hawe zich verdiepen in de vraag hoe aggregaten precies ontstaan en hoe je ze beter kunt detecteren. ‘We werken hier vooral met twee methoden, fluorometrie en chromatografie. Bij fluorometrie voeg je aan een eiwitoplossing een fluorescente kleurstof toe. Die bindt beter aan aggregaten waardoor deze veel sterker gaan fluoresceren. Ook gebruiken we chromatografie om eiwitten te scheiden, om precies te zijn size-exclusion chromatografie (gelpermeatiechromatografie, waarbij een oplossing met deeltjes over een gel wordt geleid, en de kleine deeltjes vertraging oplopen doordat ze in de poriën van de gel blijven steken-red.). Zo kunnen we bijvoorbeeld zien of er aggregaten zijn en hoe groot ze zijn. Als we deze methode combineren met de fluorescente kleurstoffen kunnen we nóg meer leren over de aggregaten.’

In extreme gevallen zie je eiwitaggregaten met het blote oog. Veel vaker is sprake van een ‘schone’ oplossing die toch even ernstige bijwerkingen kan hebben.

‘Shaken or stirred’

De eerste stap in het onderzoek is eiwitten te stressen zodat ze aggregaten vormen. ‘Er zijn duizend manieren om een eiwit kapot te maken en aggregaten te laten vormen. We kunnen eiwitten stressen door ze te verhitten, te bevriezen en weer te ontdooien, te roeren of te schudden. Elk van die methodes zorgt weer voor een ander soort aggregaten. Bij een van de eiwitten die we hebben onderzocht, bleek bijvoorbeeld dat vriezen-ontdooien heel grote aggregaten gaf, terwijl verhitten kleine aggregaten veroorzaakt die langzaam groter worden. Maar dat gedrag is nog niet te generaliseren, het kan voor elk eiwit anders zijn.’

Meer zien door combinatie van methoden

‘We hebben al een paar dingen ontdekt’, zegt Hawe. ‘Bijvoorbeeld dat een eiwit bij verhitting al van structuur kan veranderen, al vormt het nog geen klonters. Die structuurverandering zie je niet met technieken als metingen met gepolariseerd licht, maar juist heel goed met fluorescente kleurstoffen. De grote vraag is nu wat die kleine veranderingen dan zijn. Maar het belangrijkste, en dat is ook waarom we de VENI gekregen hebben, is dat wij als enige fluorescentie en scheidingsmethoden combineren. Er zijn wel onderzoekers die de ene of de andere methode gebruiken. Ik hoop dat met behulp van de subsidie nog meer kunnen leren over de structuur en de mechanismen van aggregaatvorming.’

Met alleen chromatografie (links) zie je de eiwitaggregaten vaak slecht. Met een fluorescente kleurstof wordt veel duidelijker wat er in de oplossing zit.

Detectivewerk

Voorlopig is er nog veel te ontdekken over eiwitaggregaten: kun je de detectiemethoden algemener toepassen en wat is het precieze mechanisme van aggregaatvorming? Hawe gaat, ook om praktische redenen, samenwerken met Leidse biotechbedrijven: ‘Eiwitonderzoek is duur, voor twee milligram interferon betaal je al gauw 500 tot 600 euro.’ Ze blijft geboeid door de klonters die je met het blote oog niet kunt zien. ‘Het leukste is verschillende methoden samen te brengen, en nieuwe methoden te ontwikkelen. Het is leuk als de stukjes in elkaar passen. totdat je een beeld hebt van wat er gebeurt doe jet een beetje detectivewerk.’

Dit artikel verscheen op 19 november 2008 in de nieuwsbrief van de Universiteit Leiden.

Dit artikel is een publicatie van Universiteit Leiden.
© Universiteit Leiden, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 19 november 2008
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.