Hoi, hoe is ’t met je eiwitten?

Ron Heeren voor de Anatomische les van Rembrandt van Rijn. Hij hielp bij het onderzoek naar de restaurantie van het schilderij. Foto: Harry Heuts

Ad Heesbeen

Met een smartphone in een oogwenk checken hoe het met je cholesterolwaarden, suiker in het bloed, geneesmiddelengebruik en nog veel meer is gesteld. Een chirurg die tijdens het wegschroeien van kankerweefsel kan bepalen of hij nog wel in de tumor zit, dankzij een analyse van de rook die daarbij ontstaat. Universiteitsprofessor Ron Heeren ontwikkelt revolutionaire, beeldvormende technieken waarmee moleculen tot in details bekeken kunnen worden.

Twee vriendinnen treffen elkaar in de stad. Lachen, begroeting, omhelzing. ,,Hoi, hoe is het met je? Alles goed? En je gezondheid, je eiwitten?” De ander: ,,Ja, nu je het zegt… Ach, even kijken.” Ze trekt haar smartphone, richt de lens op een stukje huid. Klik. Een tel later licht een groen schermpje met een goedkeurend vinkje op. ,,Alles oké met mijn eiwitten, trouwens ook met mijn bloedvetten en bloedsuiker. Hé, ik heb een ongelooflijke trek in een latte met wortelcake. Jij ook?”

Het is een gesprekje dat zich zomaar in de verre (of nabije) toekomst zou kunnen afspelen, althans als je de dromen van Ron Heeren (Tilburg, 1965) serieus neemt. Heeren is de nieuwste professor van hoogleraar aan de Universiteit Maastricht (UM). Deze week presenteerde hij zich aan de buitenwereld.

Een topper in zijn vak: Hij geldt als een van de grondleggers van een nog jonge, beeldvormende technologie, een revolutionaire methode waarmee onderzoekers een ongekend gedetailleerd zicht krijgen in de minuscule, krioelende wereld van moleculen. Biomoleculen in het menselijk lichaam bijvoorbeeld, zoals eiwitten, de miljarden noeste werkers in ieders lijflichaamseigen biochemische fabriek.

Gifgas

Ron Heeren werkt aan technologieën die het ooit mogelijk zullen maken met je iPhone bij toverslag de conditie van je eiwitten, bloedvetten, afvalstofjes en andere biomoleculen te checken. Een technologie die in een mensenhaar feilloos cocaïne kan aantonen, inclusief dag en tijdstip van gebruik, die explosieven in bagage opspoort, gifgas op het slagveld analyseert, laat zien welke materialen Rembrandt eeuwen geleden gebruikte toen hij de Anatomische les schilderde.

Heeren en zijn mensencollega’s hebben daadwerkelijk geholpen bij het onderzoek tijdens de restauratie van het meesterwerk. Dit alles en nog veel meer is mogelijk gemaakt door de vorderingen in de massaspectrometrie (zie kader voor uitleg), waaraan hij en zijn team hebben bijgedragen.

De ontwikkelingen in zijn tak van wetenschap gaan razendsnel. ,,Een dergelijk apparaat willen we graag bij huisartsen in gebruik zien. Druppeltje bloed van de patiënt op een papiertje, de massaspectrometer inschakelen en de dokter weet in één keer alles over diens medicijngebruik, cholesterolwaarden, ontstekingstofjes en nog veel meer. Zo krijgt hij inzicht in de moleculaire toestand van zijn patiënt.”

Rook

De technologie kent nu al toepassingen in de medische wereld. Betrekkelijk bekend is het in 2013 gelanceerde thermische operatiemes iKnife, een Hongaarse vinding, bedoeld voor de verwijdering van kwaadaardige gezwellen. Bij het wegschroeien van weefsel ontstaat rook die door de massaspectrometer in de OK wordt geanalyseerd op de aanwezigheid van kankercellen. Het toestel geeft aan of de chirurg in een tumor snijdt of in gezond weefsel. Hij kan zo met veel meer precisie opereren en alle kwaadaardige cellen aanpakken. Heeren: ,,De chirurg wil weten of het snijvlak ’schoon’ is.”

Eerder was zoiets pas na een maand bekend. Nu kan de operateurchirurg in tien minuten zien of de randen van het operatiegebied schoon zijn. ,,We gaan samen met Waters (een van ’s werelds grootste producenten van dit soort apparatuur, red.) instrumentarium ontwikkelen dat sneller en betrouwbaarder is.”

Heeren en zijn mensen ontwikkelen daarnaast een nog slimmer operatiemes: ,,Dit instrument analyseert geen rook, maar druppeltjes van het weefsel, terwijl de chirurg intussen aan het snijden is. Het voordeel daarvan is dat er dan een chirurgisch instrument is dat routinematig in de leverchirurgie wordt gebruikt. ”

Heeren heeft nog een instrument in de pijplijn: een apparaat dat de moleculaire vorm van eiwitten kan zien. Eiwitten moeten op de goede manier in elkaar gevouwen zijn om hun werk te doen. Eén verkeerd gevouwen eiwit in een hersencel maakt het verschil tussen een gezonde cel en een cel met de ziekte van Creutzfeldt-Jakob.

Patholoog

Massaspectrometrie zal eerstdaags het werk van de patholoog er makkelijker op maken. Geen gedoe meer met kleurstoffen om kankercellen zichtbaar te maken en zo een nogal beperkte analyse te doen van het type kanker en het ziektestadium. ,,Wij kunnen duizenden moleculen van het tumorweefsel tegelijk op een zeer gedetailleerd niveau bestuderen. We zien ook of bepaalde medicijnen de tumorgroei kunnen terugdraaien.” Met het instrumentarium van Heeren in combinatie met de huidige DNA-chips - die tumorgenen in kaart brengen - kunnen artsen een kwaadaardig gezwel akelig nauwkeurig verkennen. Hiermee wordt een precisiebombardement met kankermedicijnen mogelijk.

Een massa wat?

Een massaspectrometer ’fotografeert’ moleculen, van tumoreiwitten bij borstkanker tot doping in de urine van een wielrenner en verboden diergeneesmiddelen in de biefstuk. Het zijn geen echte foto’s die het apparaat produceert, maar tienduizenden grafieken, met pieken en dalen. Elk uniek molecuul heeft zijn eigen, unieke grafiek die zich als een vingerafdruk laat aflezen. De onderzoeker doet bijvoorbeeld een stukje weefsel in het apparaat dat vervolgens gaat spelen met de fysische eigenschappen die alle moleculen - ook die van tumorweefsel - hebben.

Elektrisch geladen deeltjes krijgen allemaal eenzelfde duwtje; de lichte deeltjes bereiken sneller dan de zware een ultragevoelige detectiechip en verraden zo hun identiteit. In de grafiek verschijnt dan een totaalplaatje waaraan het molecuul wordt herkend. Dit op basis van een gigantische ’bibliotheek’, een bestaande database van molecuulgrafieken.

De grote vernieuwing in de technologie is dat het materiaal niet meer bewerkt hoeft te worden, bijvoorbeeld door verhitting. Daarvoor is een soort elektrospray in de plaats gekomen die de moleculen intact houdt en de analysetechnieken ingrijpend heeft verbeterd. Zo is het mogelijk om veranderingen in de moleculen waar te nemen.

Meer nieuws uit frontpage

Ombudsteam

Ons Ombudsteam springt in de bres voor de consument.