Als je arts een goed werkend medicijn voor je heeft gevonden, betekent dat nog niet dat het optimaal voor je werkt. Bepaalde eiwitten besluiten soms op eigen houtje die werkzame bestanddelen weer rustig uit je lichaam af te voeren. Een groep internationale wetenschappers heeft nu een manier ontdekt, waarbij je dat proces kunt zien. Die methode met zogenoemde nanobodies zet de deur open naar veel grotere inzichten in wat er op celniveau allemaal gebeurt met werkende stoffen van medicijnen. Ook kan zo straks beter worden bekeken hoe bacteriën op cellen inwerken.
Het afvoeren van die medicijnen, bijvoorbeeld voor de behandeling van kanker, gebeurt door eiwitten in het membraan van de doelcel. Een team van de Ruhr-Universität Bochum (RUB) was in staat om voor het eerst zo’ n transporteiwit dat daarvoor verantwoordelijk is, in zijn natuurlijke omgeving te observeren. Om dit te doen, labelden de onderzoekers het met kleine sequenties van antilichamen, waaraan een contrastmiddel werd toegevoegd. Zodoende konden ze het eiwit met behulp van elektronen-spinresonantie zichtbaar maken. Het team onder leiding van Prof. Dr. Enrica Bordignon en Dr. Laura Galazzo van de Ruhr Explores Solvation Resolv Excellence Cluster in samenwerking met de groep van Prof. Dr. Markus Seeger van de Universiteit van Zürich publiceerde het onderzoek in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) van afgelopen week.
Nanobodies vinden het eiwit en binden zich eraan
Tot nu toe konden membraan-eiwitten alleen geïsoleerd worden bestudeerd. Je loopt echter daarbij het risico dat ze hun vorm verliezen. Die vorm is juist cruciaal voor hun functie. Het team van Resolv heeft ze nu in hun natuurlijke omgeving kunnen observeren in het membraan van de E-coli-bacterie. “Het is er erg smal en druk”, beschrijft Enrica Bordignon. De truc van het team is om twee reeksen antilichamen van slechts enkele nanometers groot te gebruiken als markers: de zogenoemde nanobodies. “We gebruiken precies die sequenties die specifieke delen van het eiwit kunnen herkennen en zich eraan kunnen binden,” legt Laura Galazzo uit.
Nanobodies zijn opkomende instrumenten in verschillende domeinen, zoals structurele biologie, celbeeldvorming en het ontdekken van geneesmiddelen. De juiste nanobodies werden geselecteerd door het team van Markus Seeger. “Dankzij het door ons ontwikkelde selectieplatform, dat de immunisatie van dieren omzeilt, kan elk laboratorium snel synthetische nanobodies voor elk doel produceren. Dit betekent een stap in de richting van het gebruik ervan in de structurele biologie, zoals dit werk laat zien”, zegt Seeger.
Aan de twee nanobodies werden Gadolinium-atomen bevestigd. Gadolinium wordt ook gebruikt als contrastmiddel voor magnetische resonantie beeldvorming en kan zichtbaar worden gemaakt door zijn elektronenspin. Omdat de op deze manier gemarkeerde nanobodies moeilijk in bacteriën te infiltreren zijn, werden deze binnenstebuiten gekeerd.
Signaal alleen bij een specifieke vorm
,,De nanobodies binden zich onmiddellijk aan de sequentie van het membraanproteïne die ze herkennen. Ze zijn dan bijna onmogelijk weer los te maken”, zegt Enrica Bordignon. De onderzoekers hebben vervolgens de op deze manier behandelde bacteriën onderzocht met behulp van elektronen paramagnetische resonantie (EPR). ,,We konden alleen een signaal ontvangen als twee van onze verschillende nanobodies dicht bij elkaar waren”, legt Laura Galazzo uit. ,,Dat was precies het geval op het moment dat de proteïne die specifieke vorm aanneemt, waardoor werkende stoffen weg worden gesluisd uit een cel. ,,In de volgende stap willen we de nanobodies in bacteriën infiltreren om te kunnen observeren wanneer het membraaneiwit in welke toestand op levende cellen in de toekomst verkeert. Deze technologie opent ongekende mogelijkheden,” zegt Laura Galazzo.
Het oorspronkelijke artikel vindt u via deze link.
Meer verhalen over medische technologie leest u hier.
