Sinds een kleine honderd jaar geleden het eerste echte antibioticum penicilline werd ontdekt, winnen we de strijd van ziekmakende bacteriën. We verliezen echter terrein. Goed om te weten dat er dan wetenschappers als Marthe Walvoort zijn. Als één van de weinige onderzoekt zij suikers die geproduceerd worden door ziekmakende bacteriën. Met haar vernieuwende onderzoek wil ze een nieuw antibioticum ontdekken.

Hebben de suikers die je onderzoekt iets te maken met suiker in eten?

“Nee, als je het hebt over suiker in ons eten, heb je het bijvoorbeeld over sucrose, fructose of lactose, oftewel tafel-, fruit- en melksuiker. Suikers komen echter overal om ons heen voor. In onverwachte vormen, zoals cellulose in papier, en in onzichtbare vormen in ons lichaam. Wist je bijvoorbeeld dat suikers bepalen welke bloedgroep je hebt? Dat zit zo: je rode bloedcellen hebben een soort coating aan de buitenkant. Deze coating bestaat uit suikermoleculen. Piepkleine verschillen in hoe deze suikermoleculen zijn opgebouwd, bepalen welke bloedgroep je hebt. Daarnaast heb je nog de suikers die geproduceerd worden door bacteriën. Naar de suikers die bacteriën produceren, doe ik onderzoek.”

Waarom maakt een bacterie suikers?

“Bacteriën maken en gebruiken suikers voor verschillende processen, bijvoorbeeld om lichaamscellen te kunnen infecteren. Zo vormen sommige bacteriën met suikers een laagje om zichzelf heen, een coating, waarmee ze zich aan cellen kunnen hechten. Zo hecht een oorinfectiebacterie (de Haemophilus influenzae) zich bijvoorbeeld aan het slijmvlies in het oor en veroorzaakt op die manier oorontsteking. Ik wil uitzoeken hoe de suikers die een bacterie maakt er precies uitzien. Als we dat weten, kunnen we ze in het laboratorium precies namaken en uitzoeken hoe we ze onschadelijk kunnen maken. Dit zou kunnen leiden tot nieuwe soorten antibiotica.”

Hoe noodzakelijk zijn nieuwe soorten antibiotica?

“De noodzaak om nieuwe antibiotica te ontwikkelen wordt steeds groter. Bacteriën worden in toenemende mate resistent tegen bestaande antibiotica. Kijk maar naar de toename van multiresistente bacteriën in ziekenhuizen. Tegelijkertijd neemt het aantal infectieziekten, ziekten die zich verspreiden via virussen, parasieten en bacteriën, toe. Dit komt door de groei van de wereldbevolking en de globalisering; we vliegen de hele wereld over en verspreiden spullen, inclusief de bacteriën die erop zitten, over de hele wereld. Bovendien gebruiken we te gemakkelijk antibiotica als we ziek zijn. Als we niets doen, komen we op een punt dat levensbedreigende infecties niet meer met antibiotica te behandelen zijn. Een doemscenario. We moeten dus nieuwe wapens uitvinden, zoals nieuwe soorten antibiotica.”

Wat is het verschil met bestaande antibiotica?

“Ik droom van een antibioticum dat zich richt op de suikers die een ziekmakende bacterie produceert. Alleen ziekmakende bacteriën hebben deze suikers. Ze komen nergens anders in het menselijk lichaam voor, ook niet in goede bacteriën. Daarom worden de goede bacteriën er niet door aangetast. Bestaande antibiotica zijn vaak niet selectief, omdat zij zich richten op het remmen van de celwandsynthese van de bacterie, de eiwitsynthese en het beschadigen van de buitenste celmembraan van de bacterie. Jammer genoeg maken ze daarbij geen onderscheid tussen de ziekmakende en de goede bacteriën in je lichaam, die bijvoorbeeld in je darmen leven. Over het gebruik van een antibioticum moet je dan ook niet te lichtzinnig denken. Ten eerste omdat we met het oog op resistentie heel terughoudend moeten zijn met het gebruik van antibiotica. En ten tweede omdat de goede bacteriën die in je darmen leven belangrijk zijn voor het verteren van voedsel en voor je immuunsysteem. Die wil je juist in leven houden.”

Waarom wordt er weinig onderzoek gedaan naar suikers?

“Dat ligt vooral aan de complexiteit van suikers in tegenstelling tot bijvoorbeeld DNA- of eiwitketens. Die zijn de laatste jaren succesvol in kaart gebracht en kun je voor onderzoek zo online bestellen en door een machine in elkaar laten zetten. De ketens van eiwitten en DNA zijn heel lang, maar de moleculen liggen altijd netjes achter elkaar. Bij suikers is dit lang niet altijd het geval. Bij eenvoudige, korte suikers, zoals glucose en fructose, vormen de moleculen wel een keurige streng. Bij complexe, lange suikers als bijvoorbeeld zetmeel, is de streng echter niet netjes achter elkaar opgebouwd, maar vormen de moleculen grote driedimensionale structuren.”

Suikers komen dus in alle soorten en maten?

“Ja, hoe meer structuren ik ontdek, hoe meer ik me realiseer hoe weinig we eigenlijk nog van suikers weten. De complexiteit van deze structuren maakt echter wel dat suikers lastig zijn om te onderzoeken. Dat is ook de reden dat we echt bij het begin moeten beginnen: analyseren hoe suikers eruitzien en ze namaken in het laboratorium, zodat we kunnen onderzoeken wat ze doen en hoe ze dat doen.”

Je onderzoek kan zorgen voor nieuwe soorten antibiotica, is dat het enige?

“Als tweede hoofdlijn binnen mijn onderzoek kijken we naar de suikers die in moedermelk voorkomen. Deze suikers vormen een voedselbron voor goede bacteriën in de darmen van de baby, waardoor deze goede bacteriën zich kunnen vermenigvuldigen. Dat is enorm belangrijk voor de ontwikkeling van een goed immuunsysteem van baby’s.”
“Als baby word je namelijk vrijwel steriel geboren, maar een mens heeft om gezond te blijven  goede bacteriën nodig. Bij een gezonde volwassene bestaat maar liefst twee kilo van het lichaamsgewicht uit goede bacteriën. We weten dat baby’s die borstvoeding krijgen een gezondere darmflora hebben dan baby’s die flesvoeding krijgen. Maar hoe de suikers, die als voedsel dienen voor de goede bacteriën, er precies uitzien, weten we nog niet. Daarom wil ik de suikers in moedermelk onderzoeken en namaken om te onderzoeken wat hun rol is. Vervolgens kunnen we ze toevoegen aan flesvoeding.”

Hoe ver ben je met je onderzoek?

“Vorig jaar zomer heb ik een Veni-subsidie van NWO ontvangen. Mede hiermee heb ik binnen de Rijksuniversiteit Groningen mijn eigen onderzoeksteam kunnen vormen. Een fantastische kans, natuurlijk. Afgelopen oktober is mijn onderzoeksteam van start gegaan. We staan dus nog echt aan het begin. De aandacht voor mijn onderzoek vind ik leuk, maar soms ook overweldigend. Natuurlijk, ik heb laten zien dat ik als wetenschapper goed ben in het doen van onderzoek en dat ik suikers kan namaken, maar mijn onderzoek heeft nog niet geleid tot een concrete toepassing. Dat moet de komende jaren nog gaan gebeuren.”

Wanneer verwacht je de eerste resultaten?

“De weg naar een nieuw soort antibioticum is nog lang. Als we in kaart gebracht hebben hoe de suikers die een bacterie maakt er precies uitzien, en we kunnen op basis daarvan een manier ontwikkelen om ze onschadelijk te maken, duurt het nog heel lang voor ook daadwerkelijk een medicijn ontwikkeld is. Dat doe ik ook niet zelf, maar is aan de farmaceutische industrie. Zij kunnen mijn uitvinding gebruiken om er een medicijn van te maken. Dat medicijn moet dan nog getest worden, dus op zijn vroegst kan mijn onderzoek over een jaar of tien, vijftien een nieuw soort antibioticum opleveren.”

Wat is de grootste uitdaging op dit moment?

“De grootste uitdaging is de continue druk om als onderzoeker te presteren de kop te bieden. Zoals ik eerder al zei, ik heb inmiddels bewezen dat ik goed ben in het doen van onderzoek en dat ik suikers kan namaken; mijn gedroomde antibioticum moet ik echter nog voor elkaar zien te krijgen.”
“De verwachtingen waar wetenschappers tegenwoordig aan moeten voldoen, zijn zo hoog dat ze je ook in de weg kunnen gaan zitten. Wetenschappelijke resultaten laten zich helaas niet afdwingen, dit verliezen mensen nog weleens uit het oog. Ik ga nu elke dag fluitend op de fiets naar het laboratorium omdat ik onderzoek naar suikers het leukste vind wat er is. Dat wil ik heel graag zo houden.”

Dr. Marthe Walvoort is chemicus en assistent-professor in de chemische biologie aan de Rijksuniversiteit Groningen. In 2012 was ze onderzoeker van het jaar omdat ze een methode ontwikkelde om zeer gecompliceerde suikerketens geautomatiseerd te maken. Vorig jaar ontving ze een Veni-subsidie van NWO voor haar onderzoek naar suikers en werd ze door wetenschappelijk tijdschrift New Scientist genomineerd als wetenschappelijk talent van 2016.  De Veni-subsidie is bestemd voor jonge, pas gepromoveerde wetenschappers met een opvallend en origineel talent voor vernieuwend onderzoek en wordt toegekend door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek.