Belg krijgt beurs om alle moleculen van het lichaam in kaart te brengen

Op elk ogenblik zijn in het menselijk lichaam honderdduizenden verschillende soorten moleculen actief betrokken bij allerlei biochemische processen. Merkwaardig genoeg kan de wetenschap momenteel slechts zo’n 10.000 lichaamsmoleculen met voldoende nauwkeurigheid detecteren. Chemisch ingenieur Gert Desmet van de Vrije Universiteit Brussel heeft nu van de Europese Onderzoeksraad 2, 5 miljoen euro gekregen om daar binnen vijf jaar verandering in te brengen en alle moleculen in kaart te brengen. Daarvoor moet hij een nieuwe methode van vloeistofchromatografie ontwikkelen en het kan leiden tot tal van nieuwe ontdekkingen.
JERRY MASON/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Een onderzoeker voor een aantal kolommen van een hogedrukchromatograaf.

Alles wat zich in het lichaam afspeelt – van de spijsvertering tot nadenken – is het resultaat van biochemische processen. Dat geldt eveneens voor de dingen die fout gaan, zoals de verandering van een normale cel in een kankercel.

Om al deze processen te begrijpen, moeten onderzoekers de moleculen kunnen identificeren die in deze processen de hoofdrol spelen.

Tot nu toe kan men zo’n 10.000 verschillende lichaamseigen moleculen detecteren. Dat is maar een heel klein deel van de naar schatting vele honderdduizenden moleculen die in het lichaam actief zijn. Het gevolg is dat we over veel biochemische processen in het lichaam nog volkomen in het duister tasten.

Bij vloeistofchromatografie worden de verschillende moleculen (Z, Y, X) van elkaar gescheiden (illustratie: Dolan, Kirkland et al.).

Hogedrukvloeistofchromatografie

Onderzoekers gebruiken een techniek die bekendstaat als hogedrukvloeistofchromatografie (High-performance liquid chromatography, HPLC) om de moleculen af te zonderen en te identificeren.

Hierbij wordt een vloeistof waar de moleculen in zitten, onder hoge druk door een kolom geperst die gevuld is met uiterst kleine bolletjes. De bolletjes zijn bekleed met een actieve laag, die een interactie aangaat met de ingespoten vloeistof (de "mobiele fase") en de onderdelen van het monster dat geanalyseerd moet worden.

Doordat elke stof haar eigen "aantrekkingskracht" heeft tot de bolletjes (de "stationaire fase"), worden ze sneller of trager meegevoerd in de vloeistof, en raken ze van elkaar gescheiden. Met andere woorden, omdat de verschillende stoffen in mindere of meerdere mate blijven plakken aan de bolletjes, raken de verschillende moleculen gescheiden en komen al dezelfde moleculen bij elkaar.

Vloeistofchromatografie wordt onder meer gebruikt om dopinggebruik in de sport aan te tonen. Om aan te tonen dat er tussen de verschillende stoffen die door het lichaam worden uitgescheiden in de urine, ook doping zit, moet het dopingmiddel, dat een bepaalde stof is met eigen moleculen, gescheiden wordt van de andere stoffen. Dat gebeurt met vloeistofchromatografie.

Een schematische voorstelling van vloeistofchromatografie. Er zijn ook systemen met verschillende kolommen (Illustratie: Barbara Dhoop).

Wanorde

Voor het ontdekken van al de moleculen in het menselijk lichaam, is een radicaal nieuwe benadering van de vloeistofchromatografie nodig.

Volgens professor Desmet is het vooral problematisch dat de bolletjes in de kolom tot nu toe willekeurig gerangschikt zijn – zeg maar als zandkorrels op het strand. "Wanorde is de grote vijand van een mooie scheiding", zegt hij.

Daarom wil Desmet een methode ontwikkelen waarbij de zeer kleine deeltjes - een diameter van 3 of 5 micrometer, drie of vijf duizendste van een millimeter is gebruikelijk - in keurige, vooraf bepaalde patronen gerangschikt kunnen worden en dat over grote oppervlakken. Hiervoor moet hij radicaal nieuwe fabricagetechnieken ontwikkelen die tot op nanometers - een miljoenste van een millimeter - nauwkeurig zijn.

De gerenommeerde Europese Onderzoeksraad vindt zijn onderzoek zo veelbelovend dat de raad een bijdrage van 2,5 miljoen euro heeft toegekend in de vorm van een zogenoemde ERC-grant.

"Ons onderzoek heeft finaal als doel een landkaart te maken van alle moleculen die in het lichaam actief zijn", zegt Desmet, "Dat zal ertoe leiden dat in de biologie en levenswetenschappen tal van nieuwe ontdekkingen zullen worden gedaan."

Vreugdekreet

Professor Desmet is zeer blij met de beurs die hij gekregen heeft. Aan de collega's van het radionieuws zei hij dat hij een behoorlijke vreugdekreet geslaakt had toen hij het nieuws vernam, en dat het een mooie bekroning is voor zijn carrière.

"Ik beweer zeker niet dat we binnen 5 jaar al die molecules in kaart gebracht gaan hebben", zo zei hij. "Maar ik maak me wel sterk dat we binnen 5 jaar de technologie gaan hebben, en dan begint het fascinerende pas. Dan gaan we samenwerken met medische faculteiten van over gans de wereld om die technologie te gaan gebruiken en hopelijk de diepste chemische geheimen van ons leven te ontrafelen."