Wageningse microbioloog ontvangt NWO-beurs voor medicijnen uit zeesponzen

Zeesponzen zijn ogenschijnlijk simpele dieren, maar chemisch gezien verrassend verfijnd. Om zich te beschermen tegen indringers en ziekten, maken ze een breed scala aan bioactieve stoffen, zoals antibiotica en moleculen die celdeling afremmen. Precies die eigenschappen maken ze interessant voor de geneeskunde. Detmer Sipkema, universitair hoofddocent Microbiologie, ontvangt nu een NWO-subsidie van ruim vier ton. Daarmee stelt hij postdoc Kylie Hesp aan, die de komende jaren medisch relevante stoffen van sponzen gaat produceren in het lab. Niet in hele sponzen, maar in gekweekte sponscellen.

Tot voor kort was dat een onhaalbaar idee. Zeesponzen, of losse cellen daarvan, bleken nauwelijks levensvatbaar buiten hun natuurlijke omgeving. Die impasse is onlangs doorbroken door Wageningse onderzoekers (waaronder Sipkema en Hesp), samen met collega’s uit Florida. “Voor het eerst kunnen we sponscellen langdurig in leven houden,” vertelt Sipkema. Dat opent de deur naar iets wat eerder simpelweg niet kon: sponzen kweken voor hun nuttige stoffen.

In de eerste fase richten de onderzoekers zich op barrettide, een klein eiwit uit de Arctische spons Geodia barretti. In de natuur voorkomt dit molecuul dat bacteriën zich als een biofilm op de spons vestigen. De keuze voor barrettide is pragmatisch. “We weten zeker dat deze spons dit stofje zelf maakt en we beschikken al over een deel van de genetische blauwdruk voor de productie,” zegt Sipkema. De stof dient daarom vooral als modelmolecuul: werkt het systeem, dan volgen later andere, medisch interessantere moleculen.

Een complicatie is dat sponzen bioactieve stoffen niet voortdurend produceren. In hun natuurlijke omgeving doen ze dat vooral onder stress, zoals bij beschadiging of wanneer bacteriën zich proberen te hechten. Het team onderzoekt daarom welke externe prikkels die productie aanjagen. “Mogelijk krikt de aanwezigheid van bacteriën of bacteriële fragmenten de productie op”, aldus de microbioloog. 

Parallel daaraan proberen ze hetzelfde effect genetisch te bereiken, door relevante genen gericht te activeren. Daarvoor gebruiken de onderzoekers de moderne gentechniek CRISPR-Cas. “We richten ons in eerste instantie op de hoofschakelaars”, legt Sipkema uit. “Dat zijn genen die weer andere genen aanschakelen en een soort domino-effect veroorzaken.” Zo willen ze de sponscellen sturen om constant barrettide te maken. 

Voor Sipkema heeft het project ook een persoonlijke lading. Al tijdens zijn promotieonderzoek, zo’n twintig jaar geleden, probeerde hij sponscellen te kweken. Zonder succes. Maar zijn methode van toen werkt wél bij de kweek van Geodia barretti uit de Noordelijke IJszee. “Het is supergaaf dat het twintig jaar later wel lukt en dat ik met deze beurs eindelijk het onderzoek ga doen dat ik toen al voor ogen had”, aldus de universitair hoofddocent. 

De ENW-M-subsidie van NWO is bedoeld voor nieuwsgierigheidsgedreven fundamenteel onderzoek binnen de exacte en natuurwetenschappen. De beurs biedt ruimte voor risicovolle ideeën met potentieel grote wetenschappelijke opbrengst. Dit jaar kregen twintig projecten financiering; het Wageningse onderzoek ontving ruim 400.000 euro.