Suzan Rooijakkers ERC Starting Grant

Na jaren van voorbereidend onderzoek is de tijd nu rijp om de exacte werking van het immuunsysteem te begrijpen en in beeld te brengen.
Suzan Rooijakkers
Suzan Rooijakkers

"Ons immuunsysteem is super efficiënt." Suzan Rooijakkers, microbioloog bij het UMC Utrecht is enthousiast. "Als bacteriën ons lichaam binnendringen, reageert ons afweersysteem binnen enkele minuten. Wonderwel gaat dat in 99% van de gevallen goed. Maar hoe?" De ERC Starting Grant stelt haar in staat met een onderzoeksteam dit proces de komende jaren op moleculair niveau te ontrafelen. Dan kunnen we ook beter begrijpen waarom het soms tóch misgaat en bacteriën ons ziek kunnen maken. "Na jaren van voorbereidend onderzoek is de tijd nu rijp om de exacte werking van het immuunsysteem te begrijpen en in beeld te brengen." Kennis die van pas komt nu steeds meer bacteriën resistent zijn voor antibiotica.
tekst: Youetta Visser

Gram-negatieve bacteriën

De focus van het onderzoek van Rooijakkers ligt op zogeheten Gram-negatieve bacteriën. Die worden normaliter uitgeschakeld door ons complementsysteem, een familie van eiwitten in ons bloed, die worden geactiveerd als de bacterie ons lijf binnendringt. De complement eiwitten vormen een kettingreactie op de bacteriecel, met als resultaat een porie, een gat in het membraam van de bacteriecel, waardoor de cel doodgaat. De microbiologe legt uit: "Tijdens de kettingreactie worden zogenaamde 'convertase' enzymen gemaakt, die eerst het molecuul C3 omzetten om te bacterie te decoreren met complement eiwitten. Vervolgens verandert het C3 convertase enzym in een C5 convertase enzym, dat noodzakelijk is voor het maken van de porie. De afgelopen jaren hebben we de structuur van het C3 convertase enzym ontrafeld. Nu is het tijd om op moleculair niveau te onderzoeken hoe dit enzym converteert naar een C5 convertase en uiteindelijk de bacterie uitschakelt." Niemand weet nog hoe dit enzym eruit ziet. Bij de ERC commissie behielp Rooijakkers zich dus noodgedwongen met zelfverzonnen tekeningen, om de commissieleden toch een beeld te geven. Die begrepen voldoende om in te zien dat inzicht in de werking van ons eigen afweersysteem zeer waardevol is, zeker in een tijd dat vele bacteriën resistent zijn voor antibiotica.

Oppervlak van een bacterie namaken

Vele wetenschappelijke ontwikkelingen maken het onderzoek nu mogelijk. "We weten veel meer van bacteriën dan vroeger.", aldus Rooijakkers. "Daarnaast geeft structuurbiologie nieuwe inzichten. Ook is het nu mogelijk om bacteriën fluorescent te labellen, zodat je moleculen per microscoop kunt volgen." Ook in Utrecht zijn belangrijke hordes genomen. "Mijn VIDI onderzoek en het werk van twee van mijn Aio’s, Daphne Stapels en Evelien Berends, geven ons de benodigde kennis en instrumenten. Samen met  Prof Piet Gros, deskundige in kristalstructuren van complement eiwitten, hebben we de structuur van C3 convertases ontrafeld. Daarnaast is het ons gelukt het oppervlak van de bacterie na te maken en om eiwitten uit bloedplasma te isoleren en te stabiliseren. Nu kunnen we in een super gezuiverd systeem metingen verrichten en zien hoe de omzetting naar C5 werkt. Dat kan allemaal in vitro, in reageerbuisjes, we gebruiken geen proefdieren."

"Mijn ERC-team bestaat uit een biochemicus uit de VS, een bacteriedeskundige en meerdere promovendi. We overleggen elke week, zodat de onderzoekers van elkaar weten waar ze mee bezig zijn."  Het onderzoek richt zich vooralsnog op twee bacteriën: E. coli en Neisseria. De eerste veroorzaakt veel klinische problemen en staat qua structuur model voor andere Gram-negatieve bacteriën. Neisseria infecties zijn de veroorzaker van hersenvliesontsteking.

Nieuwe technieken

Het is niet voor niets dat dit onderzoek juist bij de UU plaatsvindt. "We hebben een sterke focus op moleculaire systemen. Het is fantastisch dat ik samen kan werken met Piet Gros, deskundige complementsysteem op aminozuurniveau. Op zijn werk kan ik voortbouwen. We ontwikkelen samen technieken en  tools die in het buitenland niemand heeft."

Rooijakkers is een echte wetenschapper, gedreven om meer te weten. "Ik ben gegrepen door de interactie tussen bacterie en het immuunsysteem. Ik wil het graag helemaal uitpluizen op een diepgravend niveau. Het grappige is dat uit een psychologische test op de basisschool al het advies kwam om een natuurwetenschappelijk beroep te kiezen. Dat bevreemdde mij toen, want ik kom uit een heel klein dorp en kende geen enkele wetenschapper. Maar het blijkt een schot in de roos."