Afweer met humane muizen

In het Erasmus Dierexperimenteel Centrum in Rotterdam zijn onderzoekers erin geslaagd muizen genetisch zo te veranderen dat ze geheel menselijke antilichamen aanmaken. Het kan medicijnen opleveren tegen tal van ziekten.

In de hoeken van de plastic kooitjes, opgerold in aan snippers gescheurde tissues, krioelen nestjes vol jonge muizen met een therapeutische belofte. Ze zijn geboren uit draagmoeders die hebben gepaard met steriele mannetjes en dragen mogelijk menselijk dna bij zich. De transgene muizen die zo ontstaan, kunnen menselijke antilichamen aanmaken die nuttig zijn als medicijn tegen tal van ziekten.


Ruim 26 duizend muizen herbergt het Erasmus Dierexperimenteel Centrum (EDC) van het Rotterdamse Erasmus MC en de supervisor laat zien welke strenge hygiënemaatregelen nodig zijn om het onderzoek niet in gevaar te brengen. Voordat hij een kooi opent en een muis pakt, ontsmet hij de bak en zijn handen met ethanol. Steriele kleding en handschoenen zijn verplicht. De lange rijen opgestapelde bakken hebben hun eigen luchtafvoer en drinkinstallatie.


Alle apparatuur in het centrum, door onderzoekers 'het muizenhuis' gedoopt, is bijna een etmaal in een sluis met droog gas gesteriliseerd. Het bezoek heeft een verklaring moeten tekenen dat er de afgelopen dagen geen contact is geweest met knaagdieren; een van buitenaf meegenomen virus of bacterie kan de hele kolonie ziek maken.


Even daarvoor heeft hoogleraar Frank Grosveld, hoofd van de afdeling celbiologie, op zijn werkkamer verduidelijkt wat de waarde is van deze Rotterdamse muizen. Het bedrijf Harbour Antibodies, vijf jaar geleden opgericht als een spinoff van het Erasmus MC, tekende twee weken geleden een contract met farmaceut Eli Lilly voor het gebruik van de transgene muizen en het ontwikkelen van antilichamen. In het onderzoek naar nieuwe geneesmiddelen nemen antilichamen een prominente plaats in: er lopen zo'n 150 klinische studies en er zijn al twintig medicijnen op basis van antistoffen geregistreerd. Grosveld schat dat de verkoop ervan nu al de 40 miljard euro overstijgt.


Antilichamen zijn de soldaten van het immuunsysteem. Het zijn eiwitten die worden aangemaakt door de B-lymfocieten (een type witte bloedcel) als virussen of bacteriën het lichaam binnendringen. Er zijn miljoenen varianten die zich kunnen binden aan één specifieke vreemde stof, zodat die door het lichaam wordt herkend en kan worden afgevoerd. Maar het duurt even voordat het immuunsysteem op gang komt, legt Grosveld uit, en soms werkt dat systeem niet goed (bij tumoren) of juist bovenmatig (bij auto-immuunziekten). Met van buitenaf toegediende antilichamen kan het lichaam snel de aanval inzetten.


Omdat antilichamen eiwitten herkennen aan de buitenkant van cellen zijn ze geschikt voor de bestrijding van talrijke ziekten. Ze binden bijvoorbeeld aan de eiwitten op kankercellen zodat het afweersysteem van de patiënt ze herkent en alsnog zelf kan opruimen. Aan de antilichamen kunnen weer andere stoffen worden geplakt die meeliften richting ziekteverwekker, legt Grosveld uit: chemobolletjes komen zo beter bij de tumor terecht, fluorescerende labels kunnen helpen bij de diagnostiek.


Lichaamsvreemd

Probleem is dat antistoffen niet op chemische wijze kunnen worden geproduceerd, maar dat er genetisch gemanipuleerde zoogdieren voor nodig zijn. Die moeten in hun dna over de menselijke genen beschikken die coderen voor de productie van de antilichamen, zegt Grosveld, want als een antistof niet compleet menselijk is, wordt het als lichaamsvreemd gezien en komt het afweersysteem in actie.


Bij de dieren wordt vervolgens het eiwit van een ziekteverwekker of een tumor ingespoten waarna uit de milt B-lymfocieten worden gehaald. Die worden in een kweekbakje samengevoegd met leukemiecellen. De tumorcellen groeien door zodat de B-cellen in leven blijven en antistoffen maken. Zo ontstaan monoklonale antilichamen: afkomstig uit één B-cel die is gekloond zodat alle moleculen identiek zijn.


Die toch al tijdrovende productie wordt nog lastiger doordat de structuur van antilichamen complex is: het zijn Y-vormig moleculen die bestaan uit vier ketens van aminozuren, twee zware en twee lichte, met een constant en een variabel deel, die worden verbonden door bruggen. Die ketens moeten apart worden gemaakt en later worden samengevoegd, legt Grosveld uit.


Het was een wasmiddelfabrikant die hem tien jaar geleden op het idee bracht hoe die productie te vereenvoudigen. De fabrikant vertelde dat hij in wasmiddelen antilichamen van lama's gebruikt om te voorkomen dat de kleur van het textiel doorloopt en vervaagt. Kameelachtigen blijken antistoffen te maken die alleen uit zware ketens bestaan, waardoor het eiwit eenvoudiger te maken valt.


'We hebben drie lama's gekocht', vertelt Grosveld, 'en die neergezet op een veldje in Den Briel. Maar we kwamen erachter dat die beesten de dierenarts herkenden en daarbij zo ongelooflijk sterk waren dat we een stellage moesten bouwen om ze te behandelen. We vroegen ons af of we die enkelvoudige antilichamen niet in muizen konden creëren.'


Zo begon het muizenonderzoek in Rotterdam: bij een knock-out muis (waarbij het gen voor de productie van de eigen antilichamen was uitgeschakeld) werd een combinatie van menselijke en lamagenen ingebracht. De muis maakte daardoor alleen zware ketens aan waarvan het variabele stuk deels lama-achtig, deels humaan was. Dat variabele deel is het belangrijkste: het is de plek waar een vreemde stof wordt herkend en vastgebonden. Daarna slaagden de Rotterdammers er in om het hele antilichaam humaan te maken, iets wat tot dan toe in de literatuur als onmogelijk was omschreven. Grosveld: 'Toen dat lukte, hebben we ons bedrijf opgericht.'


Goedkeuring

De Rotterdamse muizen met de enkeleketen-antilichamen zijn wereldwijd uniek maar omdat de toepassing ervan nog niet is goedgekeurd, wordt in het muizenhuis ook aan de normale, menselijke, dubbeleketen-variant gewerkt. Muizen die dergelijke antilichamen produceren bestaan al, zegt Grosveld, maar er is grote behoefte aan nieuwe varianten omdat alle muizen zijn opgekocht door twee farmaceuten.


De onderzoekers van zijn afdeling zijn onder meer bezig met antilichamen tegen toxines, gifstoffen die bijvoorbeeld zitten in de multiresistente mrsa-bacterie. Het zijn de toxines die de bacteriën snel levensgevaarlijk maken, zegt Grosveld. Ze bestaan vaak uit twee eiwitten: de eerste bindt aan de cel, de tweede bindt aan het eerste eiwit en maakt een gat in de cel zodat die wordt afgebroken en de bacterie verder kan groeien. 'Het antilichaam moet de werking van de toxine afremmen zodat het afweersysteem tijd krijgt om in actie te komen.'


In de laboratoriumruimte van het muizenhuis laat Grosveld de microscopen zien die worden gebruikt om menselijk dna met een minuscule naald in de kern van de eicellen te krijgen. Als de muizen drie weken na de geboorte bij de moeder worden weggehaald, moet genetisch onderzoek van een staartpunt uitwijzen of de recombinatie van dna is gelukt. In dat geval wordt uit hun cellen het gen gehaald dat codeert voor het antilichaam. Dat gen wordt ingebracht in een cellijn die een grote hoeveelheid antilichamen kan produceren. Kweekbakjes met tumorcellen zijn in Rotterdam niet meer nodig.


Frank Grosveld

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden