Het Lipodomics Team bestudeert lipidemoleculen om betrouwbare diagnostische tests en effectieve vaccins tegen tuberculose te ontwikkelen. Dankzij hun vernieuwende onderzoek heeft deze groep inzichtelijk gemaakt hoe tuberculosebacteriën overleven in het menselijk lichaam, met een slimme truc om het afweersysteem te omzeilen. Naar verwachting kunnen deze inzichten ook helpen om andere belangrijke bacteriële ziekteverwekkers in kaart te brengen.
De strijd tegen tuberculose en andere bacteriële infectieziekten
Tuberculose is de dodelijkste bacteriële infectieziekte ter wereld. Jaarlijks overlijden ruim anderhalf miljoen mensen aan de ziekte en worden er zo’n tien miljoen nieuwe besmettingsgevallen geconstateerd. Een groot probleem bij het bestrijden van tuberculose is het stellen van de diagnose. Bestaande tests zijn niet betrouwbaar genoeg en te duur voor de landen waar ze het meest nodig zijn. Daarbij is er nog steeds geen effectief tuberculosevaccin dat langdurig beschermt tegen open longtuberculose bij adolescenten en volwassen, terwijl dit de belangrijkste vorm van overdraagbare tuberculose is.
Het Lipidomics Team van de Rijksuniversiteit Groningen houdt zich al twintig jaar bezig met het ontwikkelen van fundamentele methodes voor het bestrijden van bacteriële infectieziekten zoals tuberculose. Hun onderzoek richt zich op het menselijk immuunsysteem, waarbinnen gespecialiseerde cellen en eiwitten samenwerken om het lichaam te beschermen tegen ziekteverwekkers zoals bacteriën. Wat het team onderscheidt, is hun bereidheid om buiten de gebaande paden te treden. Zo was lange tijd de dominante gedachte dat eiwitten de hoofdrol spelen in de afweerreactie van het menselijke immuunsysteem. Het Lipidomics Team heeft echter vanaf het begin de focus gelegd op zogenaamde ‘lipiden’. Lipiden zijn er in vele soorten en maten. Het is een parapluterm voor vetachtige stoffen die een belangrijke rol spelen in allerlei processen in het menselijk lichaam. Ook ziekteverwekkende bacteriën produceren verschillende soorten lipiden en sommige van deze lipiden kunnen de afweerreactie in het menselijk lichaam beïnvloeden. Het team toonde aan dat zelfs de meest grondig bestudeerde bacteriën nog veel onbekende lipiden bevatten, ondanks de cruciale rol die deze moleculen spelen in de menselijke immuunrespons. Dit uiterst originele inzicht gecombineerd met hun revolutionaire aanpak leidde de afgelopen decennia tot tal van baanbrekende ontdekkingen.
"Lipiden spelen een cruciale rol in de menselijke immuunrespons"
Een belangrijke fundamentele vraag was bijvoorbeeld waarom tuberculosebacteriën in het menselijk lichaam kunnen overleven. Het team ontdekte dat deze bacteriën het immuunsysteem omzeilen door unieke lipiden te produceren. In een notendop werkt dat als volgt: wanneer ziekmakende bacteriën het lichaam binnendringen, worden ze aangevallen door witte bloedcellen, die de bacteriën opnemen in hun 'maag' waarna de zuurtegraad wordt verlaagd om de bacteriën te doden. Tuberculosebacteriën slagen er echter in deze verzuring te voorkomen door met de aanmaak van lipiden een soort maagzuurremmer te creëren. Op die manier kan de bacterie lange tijd in het lichaam sluimeren tot het moment dat het immuunsysteem verzwakt raakt en de drager ziek wordt.
Het Lipidomics Team brengt expertise in de organische chemie, microbiologie en immunologie op unieke wijze samen. Het begint met het opsporen van nieuwe lipiden. Die worden ontdekt door ziekteverwekkende en niet-ziekteverwekkende bacteriën met elkaar te vergelijken. Vervolgens worden deze lipiden in het laboratorium chemisch nagemaakt. Daarna wordt de interactie tussen de nagemaakte ‘zuivere’ lipiden en het menselijk immuunsysteem bestudeerd. Deze innovatieve werkwijze maakte het voor het eerst mogelijk om het enorme scala aan lipiden in ziekteverwekkende bacteriën, en dan met name de lipiden die betrokken zijn bij ziekteverwekking, grotendeels te identificeren. De bevindingen hebben het wetenschappelijke begrip van de besmettelijkheid van tuberculose veranderd en het Lipidomics-team een leidende positie in wereldwijde samenwerkingen opgeleverd.
"Jaarlijks overlijden ruim anderhalf miljoen mensen aan tuberculose terwijl een effectief vaccin ontbreekt"
Naast hun onderzoekswerk heeft de groep een lipidenbank opgezet die van groot belang is voor toekomstige doorbraken in dit wetenschapsgebied. De groep heeft inmiddels zo’n honderd chemisch nagemaakte lipidenmoleculen beschikbaar gesteld aan de gehele onderzoekgemeenschap. Hun eigen missie op dit vlak is helder: er moet eindelijk een goede diagnostische test en een effectief vaccin komen voor tuberculose. Beide zijn in inmiddels in ontwikkeling, al zal het nog een aantal jaren duren voordat ze op de markt komen.
De aanknopingspunten voor nieuw onderzoek zijn talrijk. De komende jaren hoopt het team haar kennis over bacteriële lipiden verder uit te breiden. Het ligt in lijn der verwachting dat hun methode bruikbaar is om, naast tuberculose, ook andere belangrijke bacteriële ziekteverwekkers in kaart te brengen. Als volgende stap wil het team daarom een innovatief onderzoeksprogramma opzetten naar nieuw te ontdekken lipiden in de bacteriën die buiktyfus, bloedvergiftiging en huidinfecties veroorzaken. Hun belangrijkste vragen: hoe kan het dat je van deze bacteriën zo verschrikkelijk ziek wordt en welke rol spelen de lipiden daarbij?
Adriaan J. Minnaard (1968) studeerde Moleculaire Wetenschappen aan de Landbouwuniversiteit Wageningen, waar hij in 1997 promoveerde in de Organische Chemie. Sinds 1999 werkt hij bij het Stratingh Instituut voor Chemie aan de Rijksuniversiteit Groningen. Zijn onderzoeksgroep ontwikkelt methoden voor de synthese van complexe moleculen, waaronder die uit M. tuberculosis. Dit werk wordt ondersteund door NWO, de National Institute of Health, ARC CBBC en het Carbohydrate Competence Center. Samen met Moody en Van Rhijn ontving Minnaard in 2020 een NWO Team Science Award.
D. Branch Moody (1963) is een arts-wetenschapper, opgeleid aan de Johns Hopkins School of Medicine. Ook is hij hoogleraar Geneeskunde aan de Harvard Medical School. Zijn laboratorium bestudeert de menselijke immuunrespons op belangrijke bacteriële pathogenen, zoals M. tuberculosis, evenals T-celactivering bij auto-immuunziekten. Zijn team ontwikkelde lipidomics-platforms voor de ontdekking van lipiden in pathogene bacteriën en lipide-antigenen die door CD1-eiwitten aan T-cellen worden gepresenteerd. Dit werk werd ondersteund door de Pew Foundation, Wellcome Trust, Mizutani Foundation, Bill and Melinda Gates Foundation, Burroughs Wellcome Foundation, de MRC, de NWO en de NIH.
Ildiko van Rhijn (1968) studeerde Biologie en viool in Amsterdam en promoveerde in 2002 in de Immunologie aan de Universiteit Utrecht. Haar onderzoeksgroepen en academische aanstellingen bevinden zich zowel in Utrecht (Faculteit Diergeneeskunde) als in Boston (Brigham and Women’s Hospital en de Harvard Medical School). In haar onderzoek focust ze zich op het ontdekken van nieuwe doelwitten van het immuunsysteem. Het leidde tot de identificatie van ongebruikelijke bacteriële verbindingen die T-cellen (afweercellen) stimuleren. Samen met Minnaard en Moody ontving Van Rhijn in 2020 een NWO Team Science Award.
