Afkijken bij de natuur: teken bestuderen voor hart- en vaatziekten

Tijdens haar postdoc bij CARIM onderzocht Ingrid instabiele plaques. “Wanneer je bloedvaten vervetten, ontstaat er een vet- en ontstekingslaag in de vaatwand. Die laag heet plaque”, legt ze uit. “Sommige plaques zijn stabiel, andere zijn gevaarlijk. Ze kunnen openscheuren, waarna de inhoud ervan in contact komt met je bloed. Dan ontstaat er een acuut bloedstolsel, wat kan leiden tot een hart- of herseninfarct. In ons onderzoek keken we hoe we deze instabiele plaques zichtbaar konden maken in muizen.”

Lego-blokken

Hiervoor deed Ingrid onderzoek naar eiwitten. “Plaque in de aderen is eigenlijk een soort ontsteking, dus daar zijn allerlei ontstekingseiwitten bij betrokken”, legt ze uit. “We maakten deze na door aminozuren als een soort Lego-blokken aan elkaar te koppelen. Het was alleen moeilijk om deze eiwitten zichtbaar te maken, omdat ze van nature ook in je lichaam voorkomen. Dat was dus niet zo optimaal voor dit onderzoek.” 

Samen met haar collega Pieter van de Vijver dook ze de literatuur in. “We vonden dat teken, de bloedzuigende parasieten, eiwitten maken die ontstekingseiwitten kunnen uitschakelen”, zegt ze. “Dat zijn dus heel andere eiwitten die niet in je eigen lichaam voorkomen. We maakten deze eiwitten na en onderzochten hoe we ze konden gebruiken in het zichtbaar maken van plaque.”

Teken

Dat tekenonderzoek is vervolgens een eigen leven gaan leiden, volgens Ingrid. “We onderzoeken nu hoe teken met hun eigen stoffen die ontstekingseiwitten uitschakelen, maar ook hoe ze de bloedstolling stoppen. Tekeneiwitten binden zich aan bloedplaatjes om ervoor te zorgen dat het bloed niet stolt wanneer ze iemand bijten. Dan worden de bloedplaatjes en de bloedeiwitten afgeremd. Een teek kan dagen blijven zitten zonder dat je een ontsteking krijgt. Bij de ziekte van Lyme ontstaat er wel een kring, maar de bijtplek zelf wordt niet rood en jeukt niet. Er zitten dus interessante stoffen in zo’n teek, waar we heel veel van kunnen leren. Langzaam komen er ook andere onderzoeksgroepen voorbij die kijken naar bloedzuigende parasieten. Eén groep doet bijvoorbeeld onderzoek naar bloedzuigende motten, ik wist niet eens dat die bestonden.”

Biomimetica

Ingrids inaugurele rede had als titel “Chemische innovatie door biologische inspiratie”. Ze is benoemd tot hoogleraar biomimetische chemie, wat ook de titel is van haar leerstoel. “Biomimetische chemie, of kortweg biomimetica, bestaat uit twee woorden: ‘bios’, wat leven betekent, en ‘mimesis’, wat imiteren betekent”, legt Ingrid uit. “Dit houdt dus in dat we afkijken bij de natuur. Wat kunnen we gebruiken en hoe kunnen we dat aanpassen voor de menselijke gezondheid?”

Er zijn veel voorbeelden van biomimetica, bijvoorbeeld in de chemie en de biomedische wereld, maar ook in de bouw. “In Zimbabwe staat het Eastgate Centre, een gebouw zonder airconditioning. Toch is het daarbinnen vrijwel het hele jaar door aangenaam qua temperatuur”, zegt Ingrid.  “Dat komt omdat het gebouw een ventilatiesysteem heeft dat afgekeken is van termietenheuvels. Die staan in Afrika de hele dag in de brandende zon, maar toch is het in die heuvel relatief koel. Termieten hebben namelijk speciale gangenstelsels aangelegd, waardoor de heuvel goed geventileerd wordt en de hete lucht meteen naar buiten gaat. Dat gebouw in Zimbabwe is daar dus op geïnspireerd, dat werkt enorm goed. En zo zijn er meerdere voorbeelden. NANO-plakband, een dubbelzijdig plakband met een groot kleefvermogen, is afgekeken van gekkopootjes. De hogesnelheidstrein in Japan moet een heel hoge snelheid bereiken met zo min mogelijk weerstand, daarvoor is gekeken naar de snavel van ijsvogels.”

Kikkerhuid

Zo kijkt Ingrid dus ook nu naar teken. “Wanneer een teek jou bijt, reageert jouw lichaam meteen en gaan er allerlei immuuncellen en ontstekingseiwitten die kant op”, legt ze uit. “Dat vindt een teek natuurlijk niet fijn, want hij wil gewoon lekker lang blijven zitten. Die reactie van je lichaam moet dus onderdrukt worden. De teek scheidt dan zijn eigen stoffen uit om de bloedstolling even te stoppen en om te zorgen dat er geen ontstekingseiwitten van jou naar hem toe komen. Wij proberen die eiwitten na te maken, maar ook te verbeteren. Soms zijn het namelijk heel grote eiwitten en daar kunnen we niet zoveel mee. Als we precies weten wat het actieve deel van het eiwit is, kunnen we ze kleiner maken. Dat is goedkoper, maar zorgt ook voor andere voordelen. Kleinere eiwitten komen bijvoorbeeld sneller op de juiste plek terecht en blijven minder lang in de circulatie rouleren. We proberen de eiwitten dus te optimaliseren voor ons gebruik, maar we willen hiermee niet de natuur overtreffen.”

Naast teken werkt Ingrid ook met kikkers en slangen. “Op kikkerhuid zitten bepaalde stoffen die, net als bij teken, de bloedstolling stoppen. Slangen hebben dat ook in hun gif, want dan ben je makkelijker verteerbaar voor ze”, lacht Ingrid. “Ook hoop ik dat we binnenkort iets kunnen met de bloedzuigende motten.”

Vaccins

Het doel van het onderzoek is om instabiele plaques eerder te kunnen laten zien en zo een betere diagnose te kunnen stellen. “Met MRI en CT kan je wel al zien of een plaque instabiel is, maar dat is vaak in een laat stadium”, zegt Ingrid. “Bij een operatie kan je plaquemateriaal weghalen en onder de microscoop kijken hoeveel ontstekingscellen erin zitten, maar dat is natuurlijk heel ingrijpend. Dat willen we vóór zijn, want dan kun je mensen beter behandelen en hoef je niet de meest agressieve therapieën te gebruiken. Dat scheelt tijd en leed voor de patiënt. Vaak moeten mensen bijvoorbeeld lange tijd bloedverdunners slikken. Als we die plaques al eerder zichtbaar kunnen maken, kunnen mensen al eerder hun eetgewoontes aanpassen of meer bewegen. We kijken dus nu welke ontstekingseiwitten we precies moeten uitschakelen. Sommige van deze eiwitten zijn namelijk wel nuttig, die zorgen ervoor dat je immuunsysteem goed werkt.”

Inmiddels werkt Ingrid ook samen met Lyme-experts. “We proberen anti-tekenvaccins te ontwikkelen. Dat past niet helemaal binnen CARIM, maar met de kennis die we opdoen kunnen we misschien in de verre toekomst ook een anti-plaquevaccin ontwikkelen.”

Learning from nature

Wanneer vindt Ingrid haar onderzoek succesvol? “Wanneer ik de vertaling naar de kliniek kan maken en we patiënten echt kunnen helpen met wat we ontdekken”, zegt ze. “Ik ben misschien dan wel veeleisend, maar dat komt ook door mijn achtergrond in nucleaire geneeskunde. In mijn tijd als PhD-student en postdoc heb ik twee tracers gemaakt. Dit zijn radioactieve moleculen bij gebruikt worden bij PET- en SPECT-scans om ziektes zichtbaar te maken. Deze tracers worden nu gebruikt in de kliniek. Dus die ambitie is er zeker.”

Daarnaast hoopt Ingrid dat mensen inzien dat we veel van de natuur kunnen leren, “en dat we dus ook zuinig moeten zijn op de natuur”, zegt ze. “Teken, bloedzuigende motten en slangen zijn eng, maar ook nuttig. We kunnen alleen maar bij ze afkijken, want zij zijn hier al miljoenen jaren. Dat is langer dan dat wij mensen hier zijn."

Tekst: Joëlle van Wissen
Interview: Toñita Perea y Monsuwé
Foto: Joey Roberts

Vond je dit artikel interessant? Volg ons dan op Instagram en LinkedIn voor meer.