Nieuws
Ontdekker bacterieel immuunsysteem wint WUR Research Award 2023
De ontdekking van een nieuw immuunsysteem in bacteriën heeft PhD-kandidaat Balwina Koopal de WUR Research Award 2023 opgeleverd. De prijs van het Universiteitsfonds Wageningen werd uitgereikt tijdens de 105e Dies Natalis van Wageningen University & Research. Koopal kreeg de prijs voor haar duiding van de functie en werking van het zogenoemde SPARTA-systeem, een enzymcomplex dat infecties opspoort en tegenhoudt in bacteriën. Bijzonder is dat ze ook aantoonde hoe het enzymcomplex gebruikt zou kunnen worden in tests die geschikt zijn om bijvoorbeeld infecties in mensen te detecteren.
Bacteriën hebben, net als mensen, immuunsystemen. Deze verdedigen de eencelligen tegen de plasmiden en virussen hen ziek kunnen maken. Totdat Balwina Koopal haar ontdekking presenteerde in Cell, wist echter nog niemand dat ook het zogenoemde SPARTA-systeem—een specifiek soort ‘argonaut-eiwitcomplex’—zo’n bacteriële verdedigingslinie vormde. Sterker nog, de functie en werking van dit enzym was volkomen onbekend. Koopals multidisciplinaire onderzoek toonde niet alleen precies aan hoe het SPARTA-systeem werkte maar liet ook zien dat het kan worden geïsoleerd en geherprogrammeerd. Dat zou het SPARTA-systeem geschikt maken om bijvoorbeeld transfusiebloed te screenen op ziekmakers.
De uitreiking vond plaats tijdens de 105e Dies Natalis van Wageningen University & Research (WUR) op 9 maart. De prijs werd uitgereikt door prof. dr. ir. Wouter Hendriks. Koopal ontving een certificaat, samen met een replica van het beeld 'De Wageningse Boom' en een geldbedrag van €2.500.
Fundamenteel onderzoek met interessante toepassingen
Een argonaut-eiwit bevat een klein stukje ‘gids-RNA’ of -DNA. Dit gebruikt het enzym om infasief RNA of DNA met dezelfde sequenties op te sporen, en in sommige gevallen te knippen. Andere argonaut-eiwitten doen dit om genexpressie te reguleren, of soms in ziektemakers te neutraliseren. Koopal liet zien dat het SPARTA-systeem een andere strategie volgt: nadat het SPARTA eiwitcomplex invasief DNA heeft gevonden, breekt het bewust moleculen af die van belang zijn voor de energieproductie van de bacterie. Daardoor sterft de bacterie. Dat klinkt misschien als een vreemde manier om jezelf te verdedigen, echter, het voorkomt wel dat de ziekte zich naar andere bacteriën verspreidt. Het SPARTA-systeem werkt dus als een immuunsysteem op populatieniveau.
Dr. Daan Swarts, de leider van de onderzoeksgroep waarbinnen Koopal promoveert, ziet haar ontdekking als een goed voorbeeld van ‘hoe baanbrekend fundamenteel onderzoek de deur opent naar nieuwe toepassingen.’ Hoewel Koopal simpelweg de functie en werking van het argonaut-eiwit wilde blootleggen, ontdekte ze ook manieren om die kennis in te zetten. Ze toonde aan dat het enzym geïsoleerd kan worden en hoe het met een nieuw stukje gids-RNA geherprogrammeerd kan worden om andere DNA sequenties op te sporen. Door dit te combineren met moleculen die door het SPARTA-systeem worden omgezet naar fluorescente signaalmoleculen, wordt detectie van ziektemakers makkelijk. Voor deze toepassing diende Swarts een patent in met Koopal als co-uitvinder.
Onderzoek tijdens de pandemie
Dat Koopal haar onderzoek uitvoerde tijdens de pandemie, maakt haar resultaten des te indrukwekkender. Ze wist om te gaan met beperkte toegang tot laboratoria en haar collega’s. Bovendien was ze de eerste promovendus van Swarts nieuwe onderzoeksgroep. In die positie leverde Koopal een belangrijke bijdrage aan de infrastructuur van de groep en de inrichting van nieuwe onderzoeksmethodes. Het onderzoek, dat in april 2022 werd gepubliceerd, maakte meteen een grote impact. Koopal presenteerde het op verschillende internationale conferenties en het artikel is al veelvuldig geciteerd.