Een gereedschapskist tegen virussen

Onderaan dit artikel kan je stemmen voor je favoriete laureaat.

Eiwitaggregatie. Het onderwerp waarnaar Emiel Michiels onderzoek uitvoert, klinkt behoorlijk abstract. ‘Maar eigenlijk kent iedereen het’, zegt de bio-ingenieur. ‘Als je een ei kookt, gaan de vloeibare eiwitten stollen. Ze klitten dan samen of, anders gezegd: ze aggregeren.’

In ons lichaam speelt eiwitaggregatie vaak een positieve rol. Het is bijvoorbeeld essentieel om bepaalde hormonen op te slaan in onze cellen, en om ze op de juiste plaats vrij te geven. In andere gevallen, zoals bij alzheimer of diabetes type 2, heeft het proces een minder goede uitwerking. ‘Mutaties gaan dan onbedoeld samenklitten en hopen zich op.’

Samen met zijn collega’s aan de KU Leuven onderzoekt Michiels hoe eiwitaggregatie in zijn werk gaat. Ze ontdekten dat het mechanisme er niet voor zorgt dat verschillende eiwitten samenklitten, maar dat het vaak eerder gaat om kopieën van eenzelfde eiwit. Dat bracht Michiels op een idee. Misschien zou hij het mechanisme kunnen gebruiken bij virussen om hun vermenigvuldiging af te remmen.

Mini-eiwitjes

Bij een gekookt ei zijn de eiwitten gestold doordat ze werden opgewarmd. Maar opwarmen was niet wat Michiels en zijn collega’s van plan waren met hun virale eiwitten. Ze maakten liever gebruik van korte molecules die de eiwitten aanvallen en ze op die manier doen samenklitten. ‘Virussen zijn vaak volledig afhankelijk van een beperkte set eiwitten om zich te kunnen vermenigvuldigen’, aldus Michiels. ‘Als we erin slagen zo’n set te doen aggregeren, dan verliezen die eiwitten hun functie en wordt het volledige virus lamgelegd.’

VIDEO. Emiel Michiels over zijn onderzoek

De ene eiwitregio is al gevoeliger dan de andere om samen te klitten. Daarom ging Michiels in de virale eiwitten eerst op zoek naar alle mogelijke locaties die aggregatie kunnen veroorzaken. ‘Heel erg veel eiwitten hebben virussen niet. De eiwitten die er wel zijn, oefenen dikwijls dan ook meerdere functies uit. Dat maakt ze complex, maar tegelijk zorgt het ervoor dat bijna alle eiwitten in een virus wel aggregatiegevoelige regio’s hebben.’

Eens ze de regio’s hadden geïdentificeerd, produceerden Michiels en het team korte aggregerende mini-eiwitjes. Daarmee konden ze de regio’s bestoken. ‘Uiteindelijk stelden we een soort gereedschapskist samen met eiwitjes die we tegen eender welk virus konden inzetten.’

Dikwijls zijn aggregatiegevoelige regio’s uniek voor bepaalde virale eiwitten. Daarom dacht Michiels dat de eiwitjes uit zijn gereedschapskist alleen de vermenigvuldiging zouden stoppen van het virus waarin die regio’s voorkomen. Alle andere eiwitten zouden ze ongemoeid laten. Dat zou mooi zijn, want tussen die andere eiwitten zitten ook de lichaamseigen eiwitten van patiënten. Michiels testte de hypothese uit op het griepvirus. Uit het onderzoek bleek inderdaad dat de humane eiwitten intact bleven.

Wapen tegen corona

Artsen kunnen de gereedschapskist niet gebruiken als een soort vaccin om een infectie te voorkomen. Ze dient eerder als een geneesmiddel bij patiënten die al besmet zijn en bij wie een vaccin te laat komt.

Een virus kan bijzonder snel muteren en weerstand aanmaken tegen geneesmiddelen. Michiels en zijn team moeten daarom even kort op de bal spelen. ‘We moeten heel snel het genetische materiaal van het virus ontrafelen. Op basis daarvan kunnen we de aggregatiegevoelige regio’s identificeren en de juiste molecules aanmaken om die aan te vallen.’

VIDEO. Emiel Michiels neemt je mee in zijn lab.

Het uiteindelijke doel van het onderzoek is een set van therapeutische eiwitten ontwikkelen voor de behandeling van virale infecties. ‘We weten dat onze technologie werkt in muizen, maar we hebben nog geen idee of het ook bij mensen kan’, zegt Michiels. ‘Zo’n vertaalslag brengt heel wat experimenteel werk met zich mee. Zodra we kunnen aantonen dat onze technologie ook veilig is voor gebruik op mensen, beschikken we over een nieuwe tool om virale infecties te bestrijden.’

In de toekomst kan de technologie volgens Michiels nog veel breder worden toegepast. ‘Aelin Therapeutics, een VIB-KU Leuven-spin-off, zet nu al synthetische amyloïden in tegen bacteriële infecties en om tumorcellen aan te vallen. Dat doen ze op basis van eerder onderzoek in ons lab. Zij gaan nu de technologie verder ontwikkelen en uiteindelijk testen op mensen.’

Zelf is Michiels tegenwoordig ook verbonden aan het Rega Instituut. Daar onderzoekt hij of hij de gereedschapskist ook kan inzetten om het coronavirus af te remmen. Daarna wil hij de kennis die hij vergaarde in zijn werk naar eiwitaggregatie inzetten om de ziekte van Alzheimer te bestrijden.

Emiel Michiels

Emiel Michiels (1992) studeerde bio-ingenieurswetenschappen aan de KU Leuven. Hij werkt in het Switch Lab van VIB-KU Leuven, onder leiding van Joost Schymkowitz en Frederic Rousseau. Daar onderzoekt hij het mechanisme van eiwitaggregatie in menselijke aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer. Hij werkt mee aan een technologie om eiwitaggregatie op een gecontroleerde manier te gebruiken bij het bestrijden van virussen. Op dit moment gaat hij na of die technologie valt in te zetten om het coronavirus af te remmen.