Ziektes begrijpen met nieuwe chemie

Prof.dr.ir. Luc Brunsveld – Chemische Biologie

Hij haalde al tijdens zijn studie het wetenschappelijke tijdschrift Science, begon zijn eigen onderzoekslijn in chemische biologie en werd op zijn 33ste reeds hoogleraar. Prof.dr.ir. Luc Brunsveld kun je met recht een groot wetenschappelijk talent noemen. Zijn doel: nieuwe chemie ontwikkelen om ziektes te begrijpen.

In 2011 werd Luc Brunsveld (1975) geïnterviewd voor de rubriek Meester & Gezel in de Volkskrant, samen met prof. Bert Meijer. Brunsveld begon ooit als promovendus bij Meijer. “Hij (Brunsveld, red.) had al snel publicaties in Science en Nature”, laat Meijer in het artikel optekenen. “Ik herinner mij zijn teleurstelling toen ik voorstelde een studie in een wat lager tijdschrift te publiceren. ‘Ik heb toch geen zes maanden gewerkt voor een publicatie in Macromolecules?’, zei hij.”

Herenigd

Zo geeft het artikel een mooi inkijkje in de ietwat eigenwijze, maar op vroege leeftijd al zeer gedreven Brunsveld. Een gedrevenheid die ertoe leidde dat hij na zijn cum laude promotie een nieuwe weg insloeg in de wetenschap. Hij zette in Duitsland, bij het Max Planck Instituut in Dortmund zijn eigen onderzoekslijn op in de chemische biologie.

Na een aantal jaar onderzoek in Duitsland, en een kortstondige baan bij Organon (tegenwoordig MSD) in Oss, begon hij in 2008 met een prestigieuze Starting Grant - bijna 1,5 miljoen euro - van de Europese Onderzoekscommissie (ERC) op zak als hoogleraar chemische biologie aan de TU/e – op zijn 33e. Herenigd met Meijer, in dezelfde faculteit (Biomedische Technologie), maar nu met zijn eigen onderzoeksgroep. Samen vormen ze twee belangrijke boegbeelden voor de TU/e op het gebied van de chemie en biologie.

Het doel van Brunsveld – met zijn boomlange postuur en paardenstaart een opvallende verschijning – is om nieuwe technieken uit de scheikunde te gebruiken om problemen in de biologie te begrijpen. Bij biologische problemen moet je met name denken aan het ontstaan van ziekten, zoals kanker. Dat bij zulke vraagstukken chemische kennis van belang is komt volgens Brunsveld door het simpele feit dat de oorsprong van ziekten altijd moleculair van aard is. Bovendien denkt hij dat het makkelijker is om als chemicus biologie te begrijpen dan andersom. 

Gevreesd lab

Brunsveld richt zich voornamelijk op borst- en prostaatkanker, specifieker: de eiwitten die betrokken zijn bij het ontstaan van tumoren. Zijn ultieme doel is het blootleggen van de moleculaire reactieketen van met elkaar wisselwerkende eiwitten die leidt tot de wildgroei van een tumor. Daarnaast zoekt hij naar manieren om die reactieketen te beïnvloeden, zoals bijvoorbeeld moleculen die eiwitten aan of uit kunnen zetten.

Nu is het bestuderen van een eiwit niet zomaar een kwestie van het molecuul uit de cel halen en onder een microscoop leggen. Een eiwit is voortdurend in wisselwerking met zijn omgeving en vormt zodoende steeds wisselende mengsels. Wat Brunsveld daarom doet: de eiwitten zelf maken en zelf moleculen ontwikkelen die eiwitten bij elkaar kunnen brengen. Pas dan kun je de interactie tussen eiwitten leren begrijpen.

Het maken van de eiwitten gebeurt in het zogeheten bio-lab, één van de drie labs die Brunsveld onder zijn hoede heeft. In dit lab, een rij tafels vol met flesjes en potjes vloeistoffen, worden stukjes DNA gesynthetiseerd – zeg maar het recept voor eiwitten – die bij bacteriën worden ingebracht zodat deze de gewenste eiwitten gaan produceren. Genetische modificatie dus, wat volgens Brunsveld de nodige angst inboezemt van medewerkers in het Helix-gebouw, waar het zich op de derde verdieping bevindt. Onzin, vindt hij, het is zelfs één van de veiligste plekken in het gebouw. Wel één waar een veiligheidsbril verplicht is. 

Verbazingwekkende eiwitten

In de andere twee labs worden de moleculen ontwikkeld die inwerken op de eiwitten en diens interacties, en worden de effecten gemeten. We komen dan op het terrein van de zogeheten supramoleculaire chemie (SC): het opbouwen van assemblages van moleculen. SC is in bepaalde opzichten niet nieuw. In bepaalde takken van sport, zoals het ontwikkelen van plastics of zonnecellen, is het al vergevorderd, maar op biologische systemen is het nog nauwelijks toegepast.

Dat komt volgens Brunsveld voor een belangrijk deel omdat het lastig is om SC in water te doen – iets waar je bij biologische moleculen niet aan ontkomt. Toch is het Brunsveld en zijn groep gelukt een aantal mijlpalen te halen. Zo wisten ze SC te gebruiken om eiwitten bij elkaar te brengen tot mengsels die ook in de cel gevormd worden. Ook zijn ze er al in geslaagd om aan de hand van SC eiwitten aan of uit te zetten.

Zo is hij in feite de biologische machinerie in een cel kunstmatig aan het nabouwen met nieuwe chemie. De volgende stap is om deze zelfgebouwde eiwit-molecuul interacties in te bouwen in de reactieketens in de cel – een uitdaging voor de lange termijn, waar hij een aantal subsidieaanvragen voor heeft gedaan. Zo krijgt Brunsveld stukje bij beetje het complexe samenspel van eiwitten in kaart die bij tumoren een rol spelen.

We moeten niet verwachten dat Brunsveld tot nieuwe medicijnen komt tegen kanker, hij richt zich op de conceptuele inzichten. Hij wil uit het begrip van de interactie tussen eiwitten het ontstaan van een tumor begrijpen of waarom deze resistent wordt tegen chemotherapie. Interacties die overigens verbazingwekkend complex zijn. "Er is een onvoorstelbaar grote wildgroei aan stappen in de hele reactieketen", zegt Brunsveld. "Eiwitten kunnen je voortdurend blijven verbazen."

Terug naar het overzicht