Waar wij trots op zijn - Ontdekker van het jaar - Universiteit Leiden

Marthe Walvoort
28
kwestie van twee suikers bij elkaar gooien en hopen dat ze
goed koppelen.”
De nieuwe, geautomatiseerde methode maakt de synthese nu
een stuk efficiënter. “We gebruiken een omgebouwde eiwitsynthesizer”,
vertelt ze. “Dat is de charme van ons apparaat: het
is echt een prototype met allerlei slangen eraan.” De kern van
de techniek is dat de chemici in de vloeistof in het reactievat een
zogeheten vaste drager plaatsen. In dit geval is dat een bolletje
van polystyreen, dat is bedekt met aanhechtingsplaatsen voor
suikers. Tijdens een aantal reactierondes worden daar één voor
één nieuwe bouwstenen aan vastgekoppeld. Na elke ronde spoelt
de overgebleven vloeistof met losse bouwstenen weg, terwijl het
bolletje – bedekt met steeds langer wordende suikerketens –
achterblijft in het reactievat. Dat hele proces verloopt geautomatiseerd
en is heel nauwkeurig te sturen.
“De temperatuur is tijdens de reacties cruciaal”, zegt Walvoort.
“Bij kamertemperatuur blijven de bouwstenen namelijk niet lang
genoeg reactief. Je wilt de koppeling dus laten plaatsvinden bij
-40 °C. Maar een andere stap in het proces moet juist plaatsvinden
bij +40 °C. Dat snelle switchen, daar moet het apparaat wel
tegen bestand zijn. En het hele proces moet ook nog eens plaatsvinden
zonder dat er lucht bij komt.”
Maar, benadrukt Walvoort, het vernieuwende van haar onderzoek
zit hem niet in het ontwikkelen van het apparaat. Het gaat
om wat zij en haar collega’s er vervolgens mee deden. “Wij zijn
de eersten die deze techniek optimaal hebben gebruikt”, vertelt
ze. “We zijn er bijvoorbeeld in geslaagd om suikers te maken van
wel vijftien bouwstenen lang – en we hadden zelfs nog wel even
kunnen doorgaan. Dat was niet snel gelukt met conventionele
suikersynthese, want daarbij is de efficiëntie van de reacties nooit
hoog genoeg. Met zo’n bolletje kun je reacties laten plaatsvinden
bij veel hogere concentraties.”
Bovendien liet Walvoort zien dat deze methode bij uitstek
geschikt is om een specifieke, extreem lastige binding tussen twee
suikers te maken. Die binding, tussen twee mannosemoleculen,
zorgt ervoor dat de suikers allemaal in hetzelfde ruimtelijke vlak
liggen, in plaats van dat er een bocht in de keten zit. Dergelijke
complexe mannoseketens vind je onder meer in de celwand van
een beruchte ziekteverwekkende bacterie, maar in het lab zijn ze
heel lastig te maken. Walvoort was de eerste die erin slaagde die
binding automatisch te maken, en dan nog wel twaalf keer in
één mannoseketen. “Nu we weten hoe je die binding automatisch
en efficiënt kunt maken”, zegt Walvoort, “kunnen onderzoekers
specifiek gaan kijken naar de effecten van die bacteriële suikerketen
op het immuunsysteem. En vervolgens wellicht een manier
bedenken om daarop in te grijpen.”
De methode is nu geautomatiseerd, maar de voorbereiding ervan
blijft een kwestie van handwerk, benadrukt Walvoort. “Eerst
moet je nadenken over welke bouwstenen je nodig hebt”, somt
ze op. “Welke zijgroepen zijn handig? Die bouwstenen maak je
met de hand. Je moet precies op de goede plek de juiste groepen
eraan hangen, en dat doe je door de juiste stoffen onder de juiste
omstandigheden bij elkaar te brengen. Bij elke reactiestap moet je
controleren of je de gewenste bouwstenen in handen hebt.”
Maar wat is dan de meerwaarde van de automatische synthesizer,
als het voorwerk zo intensief blijft? “Dat we nu langere en moeilijkere
suikers kunnen maken”, antwoordt Walvoort. “En daarmee
komen allerlei nieuwe toepassingen in zicht. Dat is wat ik zo
mooi vind aan dit werk. Iets creëren uit het niets – het is gewoon
verslavend.”
Nienke Beitema