Groningse moleculen voor nieuw tuberculose vaccin

Een consortium van vier onderzoeksgroepen, waaronder die van hoogleraar bio-organische chemie Adri Minnaard van de Rijksuniversiteit Groningen, heeft een subsidie van 3,5 miljoen dollar ontvangen van de Bill & Melinda Gates Foundation. Hun opdracht is om een vaccin tegen tuberculose te maken. Het project begint in Groningen, waar de groep van Minnaard vier voor het project cruciale moleculen moet maken.

Er is op dit moment geen goed werkend vaccin tegen tuberculose. De standaard aanpak om gedode bacteriën of verzwakte levende bacteriën in te spuiten als vaccin is om diverse redenen niet succesvol. Het nieuwe initiatief zal een vaccin ontwikkelen op basis van vier verschillende glycolipiden die voorkomen aan de buitenkant van Mycobacterium tuberculosis, de veroorzaker van de ziekte.

Daarvoor is het nodig om deze vier complexe moleculen, die bestaan uit een lipide (vet) en een koolhydraat deel, in zuivere vorm in handen te hebben. Opzuiveren uit bacteriën levert niet de gewenste hoeveelheid en zuiverheid. ‘Daarom is het onze taak ze in het lab te maken’, vertelt Minnaard. Dat is geen sinecure: ‘Tien jaar geleden zou het zelfs onmogelijk zijn geweest.’ Maar recente ontwikkelingen in de synthetische organische chemie zorgen er voor dat het nu wel mogelijk is.

Spiegelbeeld

Minnaard werkt al aan de tuberculose glycolipiden sinds 2006. Hij wist als eerste de vier nu gevraagde moleculen te maken. Waarom is het juist hem gelukt? ‘Aan de Rijksuniversiteit Groningen zijn we erg goed in stereospecifieke synthese.’ Stereospecificiteit betekent dat er twee varianten van een molecuul bestaan die elkaars spiegelbeeld zijn, zoals een linker- en een rechterhand.

Normale chemische synthese maakt gelijke hoeveelheden van beide varianten. ‘Maar in de biologie kunnen die twee spiegelbeelden totaal verschillende eigenschappen hebben.’ De kunst is dus om alleen de juiste ‘hand’ te maken. ‘En in Groningen zijn we daar experts in.’

Uitdaging

Eerder maakte Minnaard milligrammen van elk molecuul, het huidige project vraagt veel meer. ‘Daarom zullen we de productiemethode moeten aanpassen.’ Vier postdoc onderzoekers, voor elk molecuul één, zullen dit werk gaan doen. Er staat wel enige druk op. De totale duur van het project is drie jaar, de andere drie groepen in het consortium moeten de moleculen van Minnaard ruim op tijd hebben om ze te testen in proefdieren. ‘Het is een hele uitdaging, maar ik ben er zeker van dat het ons gaat lukken.’

Het consortium zal een compleet nieuwe weg volgen om een vaccin tegen Mycobacterium tuberculosis te maken. Ongeveer vijftien jaar geleden is ontdekt dat zoogdieren, inclusief de mens, een speciaal type afweersysteem hebben dat specifiek gericht is tegen mycobacteriën, het CD1 systeem. Wanneer iemand een TB infectie oploopt, herkent dit systeem verschillende moleculen op de celwand van de bacterie en presenteert ze aan de afweercellen. Die brengen vervolgens een afweerreactie op gang.

Sluimerende infectie

‘Deze reactie is doorgaans voldoende om de infectie te onderdrukken, maar niet sterk genoeg om alle bacteriën te doden’, zegt Minnaard. De infectie blijft dan ‘slapend’ aanwezig en kan opvlammen wanneer de gezondheid van de geïnfecteerde persoon afneemt, door bijvoorbeeld aids, ouderdom of honger. ‘Ons vaccin moet de afweer activeren voordat er een besmetting plaatsvindt, zodat de afweerreactie sterk genoeg is om alle binnendringende tuberculose bacteriën te doden.’ Dit project is het eerste dat zich specifiek richt op activatie van het CD1 systeem.

Een vaccin is hard nodig, omdat tuberculose wereldwijd een steeds groter probleem wordt. De infectie is alleen via een langdurige behandeling met antibiotica te bestrijden. Maar steeds meer patiënten blijken met een resistente bacterie te zijn besmet. Zij raken de bacterie niet kwijt en blijven niet alleen chronisch ziek, maar kunnen ook andere mensen besmetten.

Als synthetisch chemicus vindt Minnaard het prachtig om aan een dergelijk toegepast project mee te werken. ‘Het laat zien hoe belangrijk de synthetische chemie is voor geneesmiddelen ontwikkeling. Nieuwe behandelmethoden ontstaan niet alleen in ziekenhuizen, maar ook in chemische laboratoria.’

Contact: prof. dr. ir. Adri Minnaard

Deelnemers aan het project zijn:

· Brigham & Womens Hospital, Harvard Medical School, VS, Prof. D.B. Moody

· CNRS Institute of Pharmacology & Structural Biology, Toulouse, Frankrijk , Prof. M. Gilleron

· Tuberculosis Vaccin Initiative, Salisbury, Groot-Brittanie , Prof. A. Rawkins

· Rijksuniversiteit Groningen, Stratingh Instituut voor Chemie, Prof. dr. ir. A.J. Minnaard

Project titel: Glycolipid-based Immunization of Guinea Pigs to Activate T cells In Vivo. Grant number OPP1090337

Meer informatie over de Bill & Melinda Gates Foundation: http://www.gatesfoundation.org/