Bionieuws

Gen & Micro

Gist vervangt kameel in eiwitonderzoek

Door het gebruik van antilichamen uit gist, zijn nanolichamen uit alpaca's minder hard nodig. Foto: Eva Rinaldi

Kostbare antilichamen die een belangrijke rol spelen in biomedisch onderzoek en medicijnontwikkeling, hoeven niet langer geoogst te worden uit kamelen, lama’s, alpaca’s en andere kameelachtigen. In Nature Structural and Molecular Biology van 12 februari doen Amerikaanse onderzoekers een nieuwe methode uit de doeken die gebruik maakt van gist. De methode is goedkoper, sneller, heeft een grotere kans van slagen en kan in ieder willekeurig laboratorium worden uitgevoerd. De onderzoekers maken de nieuwe werkwijze vrij toegankelijk voor niet-commercieel gebruik en hopen zo het onderzoeksveld een boost te geven.

De antilichamen van kameelachtigen, ofwel nanolichamen, zijn kleiner en eenvoudiger van opbouw dan de conventionele antilichamen en worden onder andere gebruikt om precieze structuren van eiwitten te achterhalen. Nadat een of meerdere nanolichamen binden aan het te onderzoeken eiwit, neemt het eiwit een vaste structuur aan en kan de precieze atoomstructuur worden vastgesteld. Daarna is ook de werking van een eiwit te achterhalen. Zo hebben nanolichamen bijvoorbeeld voor het eerst inzichtelijk gemaakt hoe neurotransmitters als adrenaline en opioïden binden aan receptoren in het brein. Ook zijn nanolichamen soms cruciaal bij medicijnontwikkeling voor ziektes waarbij een eiwit de boosdoener is.


Het proces gebeurt vaak via een derde partij,
omdat de meeste onderzoekers zelf geen lama,
kameel of alpaca tot hun beschikking hebben.


Het oogsten van nanolichamen is alleen niet zonder haken en ogen. Om de productie op gang te brengen, moet een kameelachtige eerst gevaccineerd worden met het desbetreffende eiwit. Het is vervolgens maar de vraag of het immuunsysteem voldoende reageert, iets wat pas duidelijk wordt op het moment van oogsten, zes maanden later. Het hele proces is duur en gebeurt vaak via een derde partij, omdat de meeste onderzoekers zelf geen lama, kameel of alpaca tot hun beschikking hebben.

Om dat te overkomen leggen de onderzoekers in een reageerbuis een bibliotheek aan van 500 miljoen nanolichamen. Ze brengen daartoe stukjes synthetisch dna in bij gistcellen. Het dna codeert voor een nanolichaam, dat na translatie aan de buitenkant van het gistcelmembraan komt te zitten. De reageerbuis – een soort miniatuurversie van een kameelimmuunsysteem – is in te vriezen en op elk gewenst moment bruikbaar voor experimenten. In dat geval labelen wetenschappers het te onderzoeken eiwit met een fluorescerend molecuul, waarna de gistcellen met het complementaire nanolichaam oplichten en gescheiden worden van de rest. Dna-sequencing onthult om welk specifieke nanolichaam het gaat, dat vervolgens via Escherichia coli in de gewenste hoeveelheid geproduceerd kan worden.

Variatie
‘Wanneer immunisatie van kamelen lastig of onmogelijk is, kan deze gistbibliotheek een uitkomst bieden. Zeer nuttig dus’, meent immunoloog Theo Rispens, niet betrokken bij de studie. ‘Toch zal de variatie aan nanolichamen vermoedelijk veel lager zijn dan de variatie die van nature aanwezig is in een kamelenlichaam. Dit betekent dat je niet altijd de nanolichamen zult vinden die je nodig hebt. Maar door het ontbreken van een patent, is de kans groot dat andere onderzoekers hier nu op gaan doorbouwen.’