Radboud Universiteit Nijmegen


Abnormale celdood cruciaal bij ontstaan auto-immuniteit

Waarom ontspoort het menselijk afweersysteem soms zodanig dat het gezonde delen van het lichaam aan gaat vallen? Wetenschappers op het gebied van auto-immuunziekten vermoeden in welke richting ze het antwoord moeten zoeken, maar wéten is wat anders. Biochemicus Daniëlle Hof draagt in haar proefschrift belangrijk bewijsmateriaal aan voor de meest gangbare theorie. En dat bewijs vond ze met behulp van een nieuwe, door haarzelf ontwikkelde techniek, waar veel vakgenoten nog plezier van kunnen hebben.

Ons afweersysteem helpt ons bij het bestrijden van bacteriën en virussen. Bij mensen met een auto-immuunziekte (zoals reuma, multiple sclerose, of SLE) gaat er iets fout en valt het afweer- of immuunsysteem ook gezonde delen van het lichaam aan. Dit gebeurt onder andere door de aanmaak van antistoffen of antilichamen tegen moleculen van het eigen lichaam. De grote vraag is: waarom maken sommige mensen autoantilichamen aan? Biochemicus Daniëlle Hof zocht in haar promotieonderzoek naar een antwoord. Het onderzoek maakt deel uit van een groter programma op het gebied van auto-immuunziekten dat binnen het Nijmegen Centre for Molecular Life Sciences geleid wordt door Ger Pruijn, hoogleraar biomoleculaire chemie. Hij plaatst Hofs resultaten in perspectief: "Twee dingen springen in het oog: ze heeft vastgesteld, wat al langer vermoed werd, dat patiënten met een auto-immuunziekte inderdaad in een zeer vroeg stadium autoantilichamen produceren die binden aan een eiwitmodificatie. Minstens zo belangrijk voor vakgenoten, maar iets minder makkelijk uit te leggen voor een groot publiek is de techniek die ze heeft ontwikkeld om tot dit resultaat te komen: die is nieuw, werkt goed en is waarschijnlijk breed toepasbaar in het proteomics-onderzoek."

Auto-immuniteit: de theorie
Over het ontstaan van auto-immuunziekten is een breed aanvaarde theorie ontwikkeld, de posttranslationele modificatietheorie. Daniëlle Hof zet de hoofdlijnen uiteen: "Eiwitten veranderen voortdurend als gevolg van posttranslationele modificaties, dat is normaal. Maar wat er bij auto-immuunziekten fout gaat, is dat onder abnormale omstandigheden - en daarbij denken we sterk aan meer dan normale celdood, veroorzaakt door een virus of door blootstelling aan toxische stoffen - eiwitten abnormaal veranderen. Wanneer de vele dode cellen niet snel genoeg worden afgevoerd, raakt het immuunsysteem in de war."

autoimmuneresponse2.jpg (53 Kb)

De abnormale eiwitten zetten het afweersysteem aan tot het produceren van antistoffen die binden aan de structuren van eiwitten die door de veranderingen ontstaan zijn. Dat leidt tot een ontstekingsreactie die kan resulteren in een nog grotere productie van abnormaal gemodificeerde eiwitten. Na verloop van tijd richt het immuunsysteem zich ook op de `eigen' eiwitten en worden er ook antistoffen geproduceerd die niet meer afhankelijk zijn van de abnormale modificatie voor binding aan het betreffende eiwit. Hof: "En dat gaat steeds door, dat maakt de auto-immuunziekte chronisch. Tenzij je daar dus ergens in kunt breken. Liefst al op het niveau van de gemodificeerde eiwitten, omdat die juist voor de vroege fase van het ziekteproces van belang zijn en omdat de antistoffen die daartegen opgewekt worden, specifiek zijn voor een bepaalde auto-immuunziekte."

Niets overtuigender dan bewijs
Hoeveel `circumstantial evidence' er ook was voor de posttranslationele modificatietheorie, niets is overtuigender dan bewijs. Daniëlle Hof leverde dat voor het molecuul dat zij bestudeerde
- een molecuul dat door autoantistoffen gebonden wordt bij het zogenaamde SLE-overlapsyndroom (officiële naam: mixed connective tissue disease). Pruijn: "Een makkelijk te bestuderen molecuul, waarmee wij in Nijmegen veel ervaring hebben. Bovendien was al bekend dat dit molecuul inderdaad gemodificeerd wordt bij celdood."

Voor het betreffende molecuul ontdekte Hof antilichamen die wél iets herkenden in de na-celdood-gemodificeerde vorm en niet in de normale vorm in levende cellen. Deze antilichamen bleken juist in hoge concentraties aanwezig te zijn in vroege bloedmonsters van de patiënten. In de loop der tijd, stelde Hof ook vast, werden er steeds meer antilichamen geproduceerd die zich aan het ongemodificeerde molecuul in gezonde cellen binden.

Precies zoals de theorie voorspelde - toch kan het belang van de ontdekking niet onderschat worden, meent Pruijn. De aandacht voor de vroege stadia van auto-immuunziekten is sinds midden jaren negentig toegenomen, vertelt hij. En `vroeg' betekent dan: heel vroeg - soms jaren voordat de patiënt klachten heeft. Welke autoantistoffen, gericht dus tegen lichaamseigen componenten, worden dan al aangemaakt en hoe herken je die? "Een groot probleem in ons onderzoek is: hoe kom je aan relevant materiaal van mensen die nog niet ziek zijn maar dat over een x-aantal jaren misschien wel worden? Hoe moet je dat verzamelen? Dat is ethisch ingewikkeld, en bovendien is het zoiets als een hooiberg verzamelen in de hoop dat je er ooit een speld uithaalt. Juist daarom is een bijdrage als deze, die aangeeft dat we op een goed spoor zitten, én die een techniek beschrijft die deze ontdekking mogelijk maakt, zo belangrijk. Hofs resultaten geven meer inzicht in de moleculaire basis, wat cruciaal is voor het begrip van de ziekte. Met die kennis kunnen we dus onze pijlen blijven richten op díe moleculen die voor diagnostiek en therapie het meest specifiek zijn, als het gaat om - zo vroeg mogelijk - ingrijpen in de cyclus van auto-immuniteit."

Subtractie antilichaam-faagdisplay techniek
Daniëlle Hof ontwikkelde voor haar onderzoek samen met Jos Raats van het Radboud-spin-offbedrijf ModiQuest BV de zogenaamde subtractie antilichaam-faagdisplay techniek, die inhoudt dat ze de antilichamen van auto-immuunpatiënten door bacteriën heeft laten maken en díe antilichamen heeft geselecteerd die van belang zijn in een zeer vroeg stadium van de ziekte. Hof: "Het is een ingewikkeld verhaal, maar het belangrijkste is dat je met deze techniek verschillen tussen specifieke eiwitten in complexe mengsels van eiwitten kunt identificeren. We hebben er vorig jaar over gepubliceerd in Molecular and Cellular Proteomics, een vooraanstaand tijdschrift op dit gebied. Het mooie aan deze techniek is dat hij breed toepasbaar is om eiwitverschillen te identificeren in cellen die verder grote overeenkomsten vertonen. Dat biedt in theorie veel toepassingsmogelijkheden in het proteomics-onderzoek, dat hot is en dat voorlopig ook nog wel zal blijven."

Daniëlle Hof promoveert op 11 april 2007 aan de Radboud Universiteit op het proefschrift `Early events in autoimmunity studied by antibody phage display'. Ze voerde haar onderzoek uit binnen het Nijmegen Centre for Molecular Life Sciences en het Institute for Molecules and Materials van de Radboud Universiteit.

Wilt u Daniëlle Hof zelf spreken? Dat kan. Ze werkt in Zürich, Zwitserland en is daar te bereiken via danielle.hof@usz.ch, 00-41-44-255 32 04. In verband met haar promotie zal ze tussen 9 en 13 april in Nederland zijn. Ook dan kunt u haar mailen (via hetzelfde adres) of met haar in contact komen via de Wetenschapsredactie: 024- 361 6000.

Ger Pruijn zal op 8 juni 2007 zijn inaugurele rede als hoogleraarbiomoleculaire chemie aan de Radboud Universiteit uitspreken. Hij is te bereiken op 024 - 361 68 47 of per mail: g.pruijn@ncmls.ru.nl

Meer informatie

* Artikel in het jaarverslag 2006 van het Institute for Molecules and Materials over de door Daniëlle Hof ontwikkelde techniek
* Danielle Hof, Ger Pruijn, Jos Raats en anderen over de nieuwe techniek in Mol Cell Proteomics (2006)

* Nijmegen Centre for Molecular Life Sciences
* Institute for Molecules and Materials