Hallo, ik ben dr. Rikken. Samen met mijn onderzoeksgroep doe ik onderzoek op moleculair niveau naar kanker en mogelijkheden om kanker te genezen. In dit artikel zal ik de doorbraken in kankeronderzoek toelichten die mijn onderzoeksgroep de afgelopen 25 jaar heeft bereikt. maar eerst zal ik kort toelichten wat onze drijfveer was achter dit onderzoek. Kanker is een vreselijke ziekte, het schaadt je niet alleen fysiek maar ook mentaal. Je staat voor een grote vraag: overleef ik het? En zo niet, hoe lang heb ik nog? Dit zijn vragen die je veel pijn kunnen doen. Dus wilden mijn onderzoeksgroep en ik hulp bieden aan mensen die lijden aan deze nare ziekte.
Op moleculair niveau gaat er veel mis in tumorcellen. Zo zijn er tumorsuppressor genen gemuteerd, wat desastreuze gevolgen kan hebben door bijvoorbeeld een verkeerde opname van aminozuren. Een van die gevolgen is dat de 3D-structuur van het eiwit zodanig is veranderd dat het eiwit zijn oorspronkelijke functie niet meer kan vervullen. De functie van het tumorsuppressoreiwit p53 is het initiëren van apoptose = celdood na DNA-schade. Helaas gebeurt dit niet wanneer p53 disfunctioneel is. Nou, dit is geen super groot probleem, zolang andere genen die een sleutelrol spelen in de ontwikkeling van kanker “heel” blijven. Nu hebben mijn onderzoeksgroep en ik een molecuul ontwikkeld dat apoptose in tumorcellen kan induceren. We stonden hier voor een uitdaging, hoe specificeer je de behandeling zodat de apoptose alleen beperkt blijft tot de tumorcellen? Hoe krijg je het molecuul in de tumorcellen? Dit zijn belangrijke punten om rekening mee te houden.
Eerst hebben we gekeken hoe we ooit de verbinding in de cel konden krijgen. Hiervoor hebben wij een zogenaamde “capsule” van fosfolipiden ontwikkeld, de poolkoppen zorgen ervoor dat de capsule oplost in het bloed. De capsule heeft een celmembraanachtige structuur, waardoor fusie met het celmembraan van de tumorcel mogelijk is. Om te onderzoeken of opname van deze capsule door cellen mogelijk was, labelde mijn onderzoeksgroep de capsule radioactief met fluor. Daarna in de bloedbaan van muizen geïnjecteerd en gekeken of fluorescentie uit weefsel detecteerbaar was, de resultaten bleken veelbelovend. Na de eerste dierexperimenten gingen we verder en keken we hoe moleculaire adaptatie ervoor zorgt dat alleen tumorcellen het kapsel innemen. Mijn onderzoeksgroep en ik zagen dat tumorcellen bepaalde eiwitten op het celoppervlak tot expressie brengen die “normale” cellen niet tot expressie brengen. Na verder onderzoek bleken deze eiwitten aan het einde veel cysteïne-eenheden te hebben met SH-groepen in de zijketen. We hebben een bindend domein op het oppervlak van de capsule geplaatst dat past op het uiteinde van de eiwitten van de tumorcellen, in dit domein bestaan COOH-groepen die thio-esterbindingen kunnen vormen met de SH-groepen van de tumoreiwitten.
Om te testen of ons plan werkt, hebben mijn onderzoeksgroep en ik het DNA van astrocyten beschadigd, waardoor deze cellen zich snel en ongeremd delen, het medium van deze cellen leek bijna op de omgeving waarin hersenweefsel zich bevindt. Vervolgens hebben we de tumorcellen geblot op onze capsule 2.0, die ook enigszins radioactief was gemerkt. De resultaten waren wederom veelbelovend. Eindelijk begon de synthese van onze stof, de stof die apoptose zou moeten veroorzaken. De stof remt de verbinding bcl2, een verbinding die de afgifte van cytochroom c uit mitochondriën remt. Door de remmer te remmen, zal cytochroom c het cytoplasma binnendringen en apoptose veroorzaken. Onze tegenvaller was dat we niet helemaal konden vinden waar de actieve site van bcl2 was, na lang onderzoek kwamen we erachter en ontwierpen we een verbinding met een domein dat bcl2 aan de actieve site bindt en dus remt. De verbinding zelf heeft ook een niet-polair domein zodat het kan interageren met de niet-polaire staarten van de capsule. Na vele dierproeven en testen op kankerpatiënten kregen we in 2048 de wettelijke goedkeuring van de EMA. Onze methode wordt in ziekenhuizen gebruikt als therapie voor kankerpatiënten. Dit was duidelijk een doorbraak in het kankeronderzoek.
Tekst: Mitchell Rikken ‘Finalist Nationale Scheikunde Olympiade 2021’
Meer over de Nationale Scheikunde Olympiade:
ChemistryNL awards students with Kanjer Prijs and Sustainability Award
Winners National Chemistry Olympiad 2021
