Leidse chemici brengen afvalverwerkingsfabriek van de cel in kaart
Om de werking van anti-kankermedicijn Bortezomib te begrijpen brengen Leidse chemici de machinerie van het proteosoom in kaart. Dit is de afvalverwerkingscentrale van de cel. Ze delen hun methode in Nature Protocols zodat labs ermee aan de slag kunnen.
Leukemie
Er zijn medicijnen op de markt waarvan we wel weten dat ze werken maar niet precies hóe ze werken. Zo’n medicijn is Bortezomib. Het wordt al 10 jaar ingezet tegen meervoudig myeloom, een agressieve vorm van leukemie. Het geneesmiddel werkt goed: patiënten leven maanden tot jaren langer. En het heeft acceptabele bijwerkingen. Wel raken patiënten na verloop van tijd resistent tegen het middel.
Beschadigde cellen aanzetten tot zelfmoord
Bortezomib werkt doordat het het proteasoom platlegt. Dit is een van de belangrijkste afbraakmachines voor eiwitten in de cel. Het is een groot en ingewikkeld eiwitcomplex dat andere eiwitten afbreekt die overbodig of beschadigd zijn, door ze in stukjes te knippen. Remming van de afbraakcapaciteit van het proteasoom blijkt te helpen tegen meervoudig myeloom. Op de een of andere manier zet het medicijn beschadigde cellen aan tot zelfmoord. Maar hoe precies?
Medicijn verfijnen
Het proteasoom is een complexe machinerie met 28 sub-units en met zeven bekende activiteiten. Wetenschappers willen graag weten wat er precies gebeurt als Bortezomib met het proteasoom interageert. Dan kan het medicijn verfijnd en verbeterd worden zodat bijvoorbeeld resistentie niet meer optreedt. Ook zijn er al nieuwe medicijnen tegen andere bloedkankers in de maak die gebaseerd zijn op hetzelfde principe: remmen van het proteasoom. Gedetailleerde kennis is dus zeer welkom.
Ene eiwit buitelt over het andere
De onderzoeksgroep van de Leidse hoogleraar Hermen Overkleeft en dr. Bobby Florea is gespecialiseerd in het synthetiseren en ontwikkelen van proteasoomremmers. Voor elk van de zeven bekende activiteiten van het proteasoom willen ze een specifieke remmer maken zodat altijd maatwerk kan worden geleverd. Ze maken daartoe alle activiteiten van het proteasoom zichtbaar met behulp van fluorescentie en speciale ‘tags’ om de identiteit van eiwitten te kunnen bepalen in de drukke cel waar het ene eiwit over het andere buitelt.
Eiwitten ‘profilen’
Het is hun nu gelukt om een gevoelige techniek te maken die eiwitten individueel kan ‘profilen’ zodat ze kunnen ontdekken wat de afzonderlijke eiwitten in het proteasoom doen. Met deze techniek hebben ze al kunnen zien dat een bepaald type cellen eerder op Bortezomib reageert dan een ander type cel en dat Bortezomib eerder aan één bepaald sub-unit bindt dan aan een ander.
Protocol openbaar maken
In het blad Nature Protocols van juni 2013 beschrijven de Leidse onderzoeker hun methode en uitgebreide protocol om de actieve subunits van het proteasoom en hun acties te herkennen en bovendien in één experiment de mate van activiteit van alle eiwitten ten opzichte van elkaar te kwantificeren. In meer dan 12 laboratoria ter wereld wordt de methode al toepast. Auteur Bobby Florea: ‘Door ons protocol openbaar te maken hopen we de interesse van labs wereldwijd te wekken.’
Bogdan Florea, Hermen Overkleeft e.a. Relative quantification of proteasome activity by activity-based protein profiling and LC-MS/MS , Nature Protocols juni 2013.