Loes Stevers: Moleculaire lijm verhelpt meer dan enkel de symptomen bij taaislijmziekte

Posted by Laura Gielen on 10/2017

In ons lichaam zitten ontelbaar veel kliertjes die slijm afscheiden, bijvoorbeeld in je longen en darmen. Slijm is belangrijk, want het helpt onder andere bij het afvoeren van afvalstoffen en bacteriën. Ook transporteert het verteringsenzymen naar je darmen. Bij gezonde mensen is slijm vrij vloeibaar, doorzichtig en dun. Bij mensen met taaislijmziekte is dit slijm, zoals de naam al zegt, erg taai en dik. Hierdoor vervult het slijm zijn functie niet en functioneren de organen niet optimaal. De meeste mensen met deze ziekte sterven aan longinfecties doordat het opgehoopte slijm zijn werk niet doet. Loes Stevers onderzocht hoe deze ziekte te genezen is en niet alleen hoe de symptomen te bestrijden.

Loes Stevers is 28, komt uit Eindhoven en is, na haar afgeronde studie biomedische technologie aan de Technische Universiteit in Eindhoven, net klaar met haar PhD in de chemische biologie, waarbij ze taaislijmziekte heeft onderzocht. "Mensen met taaislijmziekte hebben te weinig CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Receptor) in het celmembraan. CFTR is een eiwit dat werkt als een pomp die zouten uit de cel transporteert. Deze zouten nemen altijd een beetje water mee. Wanneer de pomp niet werkt, komt er te weinig water in je longslijm en wordt het slijm taai. De oorzaak ligt dus bij dit CFTR-eiwit. Bij ongeveer 70% van de patiënten met taaislijmziekte zorgt een mutatie in het CFTR gen ervoor dat het eiwit zijn pompfunctie niet meer kan uitvoeren in het celmembraan. Het lichaam herkent deze mutatie als een indringer en het CFTR-eiwit wordt afgebroken. Uit voorgaand onderzoek is gebleken dat een ander eiwit, het 14-3-3-eiwit, zich kan binden aan CFTR. Als dit gebeurt, wordt de mutatie afgeschermd en wordt het pompeiwit niet meer door het lichaam afgebroken. 14-3-3 helpt met het verplaatsen van CFTR naar het celmembraan en ondanks de mutatie kan de pomp dan zijn functie blijven uitvoeren. De eiwitten CFRT en 14-3-3 blijven normaal gesproken niet lang genoeg bij elkaar. Hiervoor is een molecuul nodig dat deze interactie stabiliseert: zeg maar een moleculaire lijm. Dit zou het probleem van taaislijmziekte kunnen oplossen in plaats van de symptomen bestrijden, zoals dat nu gebeurt."

Onderzoek zoals dit neemt veel tijd in beslag, Loes startte dit onderzoek al vier jaar geleden. "Eerst heb ik gekeken naar hoe deze eiwitten zich aan elkaar binden (Microcalorimetrie). Hiervoor hebben we die MicroCal ITC200 van Malvern gebruikt. Deze techniek heeft ervoor gezorgd dat duidelijk werd welke delen van CFTR aan 14-3-3 binden en hoe die interactie werkt. Daarna zijn we moleculen gaan zoeken die deze interactie zouden kunnen stabiliseren. Dit hebben we gedaan door middel van high-throughput screening met een fluorescentie polarisatie assay. Dit is een goedkope en gemakkelijke methode om heel veel mogelijke stabilisators in één keer te testen om te zien óf ze werken. Vervolgens is er weer gebruik gemaakt van de ITC (Isothermal Titration Calorimetry) om te kijken of de gevonden hits daadwerkelijk een stabiliserend effect hebben en hóé ze werken. Het voordeel van het gebruik van ITC was dat we precies konden zien welke thermodynamische factoren de eiwit-eiwit interactie beïnvloeden. Behalve de bindingsaffiniteit konden we namelijk ook de entropie en enthalpie van de binding bepalen. Naast ITC en fluorescentie polarisatie heb ik ook gebruik gemaakt van kristallografie. Het interessante aan het vergelijken van zulke technieken is bijvoorbeeld dat ik opvallende resultaten in ITC kan verklaren door middel van de kristalstructuur. Op die manier versterken ITC en kristallografie elkaar."

Voor het vinden van de moleculaire lijm, het molecuul dat gebruikt wordt voor de stabilisatie van de twee eiwitten, was er een samenwerking met een bedrijf in het Canadese Montreal. "Dit bedrijf heeft voor ons een bibliotheek gemaakt met duizenden verschillende moleculen. Deze moleculen zijn allemaal getest op hun stabilisatie van de eiwit-eiwit interactie, waarbij er steeds meer kandidaten afvielen. Uiteindelijk bleven er aantal over die het stabiliserend effect hebben dat we zochten en CFTR naar het celmembraan brengen."

Taaislijmziekte is een erfelijke, chronische en helaas (tot nu toe) ongeneeslijke ziekte. Daarom greep Loes haar kans om juist dit onderzoek uit te voeren. "Ik zat in Australië voor mijn stage en ik kreeg daar de kans om daar een PhD te doen. Maar er kwam ook een plek vrij in Eindhoven en daar kon ik kiezen uit verschillende projecten, waaronder dit project. Dit project sprak me erg aan omdat ik denk dat er juist nu een grote stap gemaakt kan worden in het genezen van taaislijmziekte. Het is een hot topic en we zijn heel dichtbij het vinden van een medicijn. Ik wilde hier met mijn onderzoek graag aan bijdragen."

Wat er nu precies met het onderzoek van Loes gaat gebeuren, is nog onbekend. Er zijn wel plannen om het onderzoek voort te zetten en verder te testen, het liefst in samenwerking met een farmaceutisch bedrijf. "Ik heb met succes de verdediging van mijn proefschrift afgerond en momenteel zijn we nog bezig om het molecuul verder te optimaliseren. Omdat ik dit onderzoek nog wel goed wilde afsluiten en proberen samenwerkingen met bedrijven te bewerkstelligen, heb ik een klein contract tot het einde van het jaar aangeboden gekregen hier in Eindhoven. Daarna zou ik graag bij een farmaceutisch bedrijf aan de slag gaan om dit onderzoek nog verder uit te diepen."