Gebroken glas zorgt voor prestigieuze subsidie

In mei 2018 zal moleculair bioloog Geert van den Bogaart zijn nieuwe lab openen bij de Faculty of Science and Engineering van de RUG. De onlangs benoemde hoogleraar zal er cellen van het afweersysteem gaan bestuderen. Zijn onderzoek moet een verbinding leggen tussen fundamenteel werk aan het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) en het klinische onderzoek van het UMCG. Van den Bogaart heeft onlangs een onderzoeksubsidie ontvangen via het prestigieuze Human Frontier Science Program (HFSP).

Van den Bogaart werkt aan cellen van het afweersysteem. ‘Binnen de Faculty of Science and Engineering vindt het meeste onderzoek plaats bij micro-organismen of gistcellen, maar nauwelijks met zoogdiercellen. Ik ben gevraagd om die lacune te vullen’, vertelt hij via de telefoon vanuit Nijmegen, waar hij nu nog als adjunct hoogleraar een onderzoeksgroep leidt.

Indringer

Maar zijn wetenschappelijke wortels liggen in Groningen, waar hij biologie studeerde en promoveerde bij de afdeling Biochemie en Moleculaire Biologie van hoogleraar Bert Poolman. ‘Een tijdje geleden stelde hij voor dat ik zou solliciteren naar een positie in Groningen. De faculteit wilde het onderzoek naar zoogdiercellen versterken en verbinding leggen met het UMCG.’ Het huidige onderzoek van Van den Boogaart richt zich op de werking van het afweersysteem tegen kanker. Aan de RUG zal zijn werk verschuiven richting auto-immuunziekten of infecties.

Waar al dit werk om draait zijn de zogeheten dendritische cellen. Deze witte bloedcel, onderdeel van het afweersysteem, is aanwezig in weefsels die in direct contact met de buitenwereld staan, zoals de huid. Ze sporen indringers op en vangen ze via een proces dat fagocytose heet. Hierbij ‘eet’ de dendritische cel de indringer op door deze te absorberen in een membraanblaasje, het ‘fagosoom’. Daarna verplaatst de cel zich naar een lymfeknoop, waar het de indringer in contact brengt met het afweersysteem, wat een afweerreactie in gang zet.

Splinters

‘We weten al heel veel over dit proces, maar ik ontdekte dat er een cruciaal stukje informatie ontbreekt: hoe beïnvloedt de vorm van de opgegeten indringer het hele proces?’ zegt van den Bogaart. Die vraag kwam bij hem op na een toevallige waarneming. ‘We waren dendritische cellen aan het bekijken onder de microscoop. En zoals soms gebeurt versplinterde er een dun dekglaasje van een preparaat. Toen zag ik dat mijn cellen glazen splinters van een paar micrometer groot hadden opgehapt.’ Verse dendritische cellen happen naar alles, in tegenstelling tot gekweekte afweercellen die in veel onderzoek worden gebruikt.

Er zijn aanwijzingen dat die vorm belangrijk is: ‘Sommige indringers, zoals schimmels, veranderen in de fagosoom hun vorm door lange draden te maken en dat lijkt de afweerreactie te verminderen.’ Van den Bogaart werkt in het project samen met collega’s uit India en de VS om te achterhalen welke mechanismen invloed hebben op de manier waarop dendritische cellen indringers aan het afweersysteem presenteren. Samen krijgen ze iets meer dan een miljoen dollar van het HFSP.

‘Stefan Sacanna van de universiteit van New York is specialist in colloïdale chemie en hij maakt daarmee allerlei vormen’, vertelt Van den Bogaart. Het meest onderzoek naar fagocytose is gedaan met gedode bacteriën of kunstmatige bolletjes – allemaal ronde vormen dus. Een ander aspect is dat dendritische cellen micro-organismen levend ophappen, dus ze kunnen nog bewegen in het fagosoom. In dat blaasje produceert de cel reactieve zuurstof, bijvoorbeeld perioxides, om de indringer te doden. Vervolgens fuseert het met andere blaasjes, gevuld met enzymen die hem afbreken.

Straalmotoren

‘Wij willen weten of de vorm in het fagosoom de fusie van de membranen van de blaasjes beïnvloed, en of een cel kan voelen of er nog iets in de blaasjes beweegt.’ Om bewegende vormen te krijgen gebruiken de onderzoekers katalysatoren die aan één kant van het deeltje komen te zitten. Die werken dan als een soort straalmotoren die het deeltje voorstuwen met behulp van de zuurstof uit het in grote hoeveelheden aanwezige perioxide. Shashi Thutupalli van het National Centre for Biological Sciences in Bangalore, India, zal h et fusieproces bestuderen.

Van den Bogaart gaat zelf kijken hoe de vorm en beweeglijkheid van deeltjes de afbraak van de indringer in het fagosoom beïnvloedt en de presentatie aan het afweersysteem. Van de HSFP subsidie kunnen alle drie de onderzoekers drie jaar lang een postdoc aanstellen. ‘Aan het einde van het project zouden we moeten welk effect de vorm van een indringer op de afweerreactie heeft en welke mechanismen daarbij een rol spelen.’

Toeval

Het is overigens geen toeval dat in dit project wetenschappers van drie continenten samenwerken: ‘De HFSP moedigt onderzoekers aan om over grenzen heen te kijken’, legt Van den Bogaart uit. ‘Dat geldt voor de grenzen tussen disciplines, maar het is ook de bedoeling om internationaal samen te werken, liefst met collega’s op verschillende continenten.’ Iedereen uit de Levenswetenschappen kan een HFSP subsidie aanvragen, waardoor de concurrentie groot is: van de 158 eerste aanmeldingen van over de hele wereld zijn maar acht projecten gefinancierd.

Het valt daarom des te meer op dat voor het tweede achtereenvolgende jaar een aanvraag met een Groningse connectie succes heeft gehad. Vorig jaar kreeg RUG neurowetenschapper Robbert Havekes samen met collega’s uit Duitsland, Zuid Korea en de VS ook al een HFSP beurs, voor een project naar de rol van de biologische klok bij de gevolgen van slaaptekort.

Voor Geert van den Bogaart zorgt het project voor een vliegende start in zijn nieuwe functie als hoogleraar aan de RUG. En dat allemaal dankzij een gebroken dekglaasje. Het is dus inderdaad zoals het spreekwoord zegt: scherven brengen geluk!