Je leest:

Vuurvliegjes sporen gif op

Vuurvliegjes sporen gif op

Auteur: | 1 januari 2007

Eind 2004 was Victor Joesjtsjenko de winnaar van de presidentsverkiezingen in Oekraïne. Maar er was iets raars aan de hand. De nieuwe president had een gehavend en opgezwollen gezicht, wat tijdens de verkiezingscampagne nog niet zo was. Speculaties over het het pokdalige uiterlijk van Joesjtsjenko waren niet van de lucht. Een test van het Amsterdams bedrijf BioDetection Systems maakte daar een eind aan. Dankzij een lichtgevende reactie werden sporen van een giftig dioxine aangetroffen. De conclusie was duidelijk: Joesjtsjenko was vergiftigd.

VU

De reactie lijkt op de reactie van luminol op bloedsporen, bekend van de CSI-series op televisie. Maar in plaats van luminol is de lichtgevende stof nu luciferine, de stof die vuurvliegjes gebruiken om ’s avonds licht te geven. En in plaats van ijzerionen als katalysator, is het enzym nu luciferase, ook gebruikt door vuurvliegjes om hun licht aan en uit te schakelen.

Bij het onderzoek naar dioxine wijst het opgloeiende licht niet de stof zelf aan, maar laat wel zien dat een cel last heeft van de stof. Onderzoekers van Wageningen Universiteit ontwikkelden deze methode die nu wordt toegepast door BioDetection Systems, een bedrijf onder leiding van Bram Brouwer, hoogleraar aan de Vrije Universiteit.

De kleur van chemie

Dit artikel is afkomstig uit het hoofdstuk ‘Een spoor van licht’ uit de VU-uitgave ‘De kleur van chemie’, een bundeling van informatieve brochures voor havo/vwo scholieren.

Opsporingseiwitten

De methode werd ontwikkeld op basis van kennis over wat in het lichaam met dioxine-moleculen gebeurt. Ons voedsel bestaat van nature uit een enorm aantal verschillende stoffen. Sommige daarvan zijn schadelijk en moeten snel door de lever worden afgebroken. Vooral in levercellen zijn daarom altijd opsporingseiwitten actief op zoek naar verdachte moleculen. Het opsporingseiwit bindt zo’n verdacht molecuul en gaat er mee naar de celkern. Daar schakelt het eiwit een gen in met het juiste recept om de schadelijke stof om zeep te brengen.

Er zijn veel verschillende opsporingseiwitten actief, elk voor een eigen groep schadelijke stoffen. Ook voor gifstoffen als dioxine is er een specifiek opsporingseiwit. Daarvan maakt de testmethode gebruik. Kern van de test zijn speciaal geprepareerde levercellen van een rat. Die bevatten uiteraard de opsporingseiwitten voor dioxineachtige schadelijke stoffen en ook het gen met het recept voor de afbraak van deze gifstoffen. Maar er zit meer in. Achter het ‘afbraakgen’ (blauw op de afbeelding hieronder) is in het DNA van de bacterie een ander gen ingebouwd. Het is hetzelfde gen dat vuurvliegjes gebruiken om licht te geven (oranje op de afbeelding). Het zorgt voor de aanmaak van luciferase.

VU

Als nu een (lichaams)vloeistof die dioxine bevat op deze speciale levercellen wordt gedruppeld, zet het opsporingseiwit niet alleen het afbraakgen aan, maar automatisch óók het luciferase-gen. Als er dan luciferine wordt toegevoegd lichten vanzelf de cellen op die het luciferase hebben aangemaakt. Ze geven daarmee in feite het signaal dat ze de schadelijke stof hebben ‘gedetecteerd’. Dat kan dioxine zijn, maar ook een andere schadelijke stof waarvan het molecuul op dioxine lijkt.

Na dit duidelijke signaal komen er geavanceerde, gevoelige en nauwkeurige technieken voor chemische analyse aan te pas om vast te stellen of het inderdaad om dioxine gaat en zo ja om welk dioxine.

Blunder

In het geval van Joesjtsjenko zette de celtest de onderzoekers snel en duidelijk op het spoor van een vergiftiging met een dioxine-achtige stof. Blijft de vraag waarom de daders juist dioxine hebben gebruikt voor hun daad. Vermoedelijk hebben ze gehoopt dat de oorzaak niet snel gevonden zou worden, aangezien dioxine – in tegenstelling tot bijvoorbeeld arsenicum – geen onderdeel vormt van standaard giftesten.

Vuurvlieg Photinus pyralis
Wikimedia Commons

Die gedachte was op zich juist: wekenlang zochten laboratoria naar bekende gifstoffen zonder iets te vinden. Maar de daders hadden zich waarschijnlijk niet gerealiseerd dat dioxine een vrijwel onafbreekbare verbinding is, die maar heel langzaam wordt uitgescheiden en dus ook na lange tijd nog is aan te tonen.

Hun grootste blunder was echter dat ze niet wisten hoe schadelijk dioxine eigenlijk is. De stof staat weliswaar als buitengewoon giftig in de boeken, maar dat is gebaseerd op gegevens uit dieronderzoek. Onder mensen is nog nooit een dodelijk slachtoffer gevallen door directe dioxinevergiftiging. Doordat de daders de acute giftigheid van dioxine overschatten, kon Joesjtsjenko de vergiftiging overleven.

Vrije Universiteit Amsterdam

Het boek ‘De kleur van chemie’ werd in 2007 uitgegeven door de Faculteit der Exacte Wetenschappen van de Vrije Universiteit Amsterdam (Afdeling Scheikunde en Farmaceutische Wetenschappen). Het is een geactualiseerde bundeling van informatieve brochures voor havo/vwo scholieren. Ze belichten de rol van de scheikunde op tal van gebieden.

Alle Kennislinkartikelen uit het hoofdstuk ‘Een spoor van licht’:

Dit artikel is een publicatie van VU Amsterdam, Faculteit der Exacte Wetenschappen.
© VU Amsterdam, Faculteit der Exacte Wetenschappen, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 januari 2007
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.