Het kraken van de menselijke code

10 jul 2019 08:57

Het Nederlands Kankerinstituut (NKI) is als onderzoeksinstituut verbonden aan het Antoni van Leeuwenhoek in Amsterdam en zoekt naar genezing en betere behandelingen van kanker. Er werken ruim 700 wetenschappers. Thijn Brummelkamp is een van hen. Hij richt zich op de bron: ons DNA en onze genen.

Rsz Thijn Brummelkamp
"Ik werk aan een genetische kaart: dit is ons wegennet, zo werkt de cel. En als we dat snappen, kunnen we veel beter ingrijpen op ziektes, en voorspellen bij wie welke behandeling het beste past."
Thijn Brummelkamp Onderzoeker

Het werk van Thijn Brummelkamp (43) reikt verder dan de ziekte kanker. De in Haarlem opgegroeide bioloog ontdekte hoe het ebolavirus een cel binnendringt, maar ook hoe een verkoudheidsvirus hetzelfde doet. Wat begon met een doorbraak in zijn promotieonderzoek, bouwt Brummelkamp sindsdien uit tot zijn levenswerk.

,,Dingen ontdekken’’, vat hij in een terloopse opmerking onbedoeld de kern van zijn werk samen. Het klinkt uit zijn mond als een kind dat met Lego speelt. In zekere zin werkt Brummelkamp ook met Legoblokjes: in dit geval onze genen, waarvan er op elke DNA-streng 20.000 liggen. Elke menselijke cel bevat onze unieke genetische code, opgekruld in een streng van twee meter lang. De mens bestaat uit 32,7 biljoen cellen. Als je je afvraagt hoe een menselijk lichaam zo’n 8,8 meter aan darmstelsel kan bevatten, stel je je dan eens voor hoeveel kilometer we aan DNA-strengen we bij ons hebben (65,4 miljard kilometer).

Kopieerfout

,,Kankercellen ontstaan door beschadigingen in het DNA’’, vertelt Brummelkamp. ,,Het begint met een kopieerfout – we hebben zoveel DNA, dan gaat het wel eens fout. Als dat vaker gebeurt, blijft een cel zich delen. Zo krijg je uiteindelijk een tumor.’’

,,We weten inmiddels tot in detail wat er gebeurt, en dat het op heel veel verschillende manieren mis kan gaan. In een huidcel gaat het anders dan in een darmcel. Meestal is het proces heel moeilijk te corrigeren. Tumorcellen kunnen zich aanpassen, zodat ze resistent worden voor therapie. Het kan echt heel lastig zijn om daarin te proberen in te grijpen. Dat komt omdat we in die gevallen niet weten waarom het gebeurt, of hoe.”

En daarop zoekt Brummelkamp, die in Amsterdam een internationaal onderzoeksteam van zeven wetenschappers aanstuurt, het antwoord.

Hij zit in zijn werkkamer, waar het uitzicht een hijskraan en (vandaag) een Hollandse wolkenlucht zijn. Boekenplanken staan vol met ordners en andere papieren. Daartussen een kerstboompje. Aan een plankenhouder die een stukje uitsteekt, hangt een witte jas. In de hoek staat een skelet en op de muur hangt een replica van De anatomische les van Rembrandt.

,,Ik doe eigenlijk bijna geen laboratoriumwerk meer en dat is jammer’’, zegt Brummelkamp. ,,Want juist het labwerk is heel erg leuk.’’ In plaats daarvan leidt hij een team lab-onderzoekers en houdt hij over de hele wereld presentaties over zijn werk – om kennis te delen en samen te werken met andere wetenschappers. Vorige week was hij in Praag en maandag reisde hij af naar San Francisco.

Genetische kaart

,,Van die 20.000 genen weten we van zo’n 6.000 heel behoorlijk wat ze doen. Maar van de helft hebben we nog geen enkel idee. Ik werk aan een genetische kaart: dit is ons wegennet, zo werkt de cel. En als we dat snappen, kunnen we veel beter ingrijpen op ziektes, en voorspellen bij wie welke behandeling het beste past.’’

Brummelkamp kwam voor het eerst bij het NKI als stagiair. Hoogleraar biomedische genetica René Bernards, ook zijn latere promotor, vroeg hem een muis te maken waar een bepaald gen uit was gehaald. ,,Een gen waarvan we ook niet wisten wat het deed. Uiteindelijk bleken wij mensen zo’n gen helemaal niet eens te hebben. Paadjes die nergens toe leiden, moet je ook bewandelen om vooruit te kunnen in de wetenschap.’’ Zijn promotieonderzoek leverde een eerste (wereldwijde) doorbraak op (Brummelkamps wetenschappelijke werk is al meermalen gelauwerd). De bioloog ontdekte hoe hij een gen ‘langdurig kon afremmen’. ,,Die methode werd populair. Een aanpak die inmiddels door duizenden labs over de hele wereld wordt gebruikt.’’

Daar bleef het niet bij. Zijn promotie leverde hem een baan op bij het prestigieuze Whitehead Institute, onderdeel van MIT in Cambridge (USA). Daar bouwde hij tussen 2004 en 2010 zijn eerste grote ontdekking verder uit. In 2009 vond hij uit hoe je een gen helemaal ‘stop kunt zetten’. Dat verschafte hém de controle – in plaats van dat een gen de boel manipuleert en in cellen de boel op stelten zet. ,,Zoiets was nog nooit eerder toegepast in de genetica, maar dat bleek dus gewoon ontzettend goed te kunnen.’’

Ultieme droom

Het eigenaardige is dat Brummelkamp uitgerekend tumorcellen gebruikt voor zijn onderzoek. Zonder deze tumorcellen was mijn werk niet mogelijk. Divers onderzoek heeft daardoor veel baat gehad van de ziekte van een bepaalde leukemiepatiënt.’’

Een andere (ernstige) aandoening, Niemann Pick type C, gaf cruciale informatie over de werking van het ebolavirus. ,,Een heel ernstige ziekte. Patiënten krijgen vroeg invaliditeit en dementie en overlijden vaak voor hun 20e. Het NPC1-gen dat deze ziekte veroorzaakt, voorkomt ophoping van  cholesterol. Maar defecte cellen bleken ook volledig resistent tegen ebola. Uiteindelijk vonden we dat dit zelfde eiwit de receptor was die ebolavirus gebruikt om een cel binnen te komen.’’ Een nabestaande van iemand met Nieman Pick liet me weten dat het een verschrikkelijk leven is, maar dat de ziekte hierdoor toch voor nuttige kennis heeft gezorgd.’’

Op een soortgelijke manier kon worden getraceerd hoe je een verkoudheidsvirus oploopt, dus misschien dat de medische wetenschap nu daar ooit ook een geneesmiddel voor kan vinden. Verder ontrafelde Brummelkamps onderzoeksteam hoe bepaalde chemotherapieën in cellen functioneren, of niet. ,,En ooit hopen we ons werk te kunnen toepassen op honderden, duizenden eigenschappen van cellen en genen. Dat we leren: zo wordt de menselijke cel bestuurd. We hebben wel de code, maar ook de componenten, maar we hebben de kaart niet. Er zit een groot gat tussen iets kunnen zien en iets begrijpen.’’

Dus eigenlijk wil Brummelkamp de code van menselijke cellen kraken. ,,In zekere zin wel. Mijn ultieme droom is dat we uiteindelijk die wegenkaart van onze genen vinden.’’

Baanbrekend

DNA is de bron van ons leven, maar kan dat ook van onze dood zijn. Hoe cellen kunnen disfunctioneren, DNA-fouten ontstaan en (dus) bijvoorbeeld tumoren ontstaan, maakt deel uit van het werk van bioloog Thijn Brummelkamp. Zijn onderzoekswerk kun je baanbrekend noemen. Hij won diverse prijzen, waarvan de Ammodo KNAW Award en de EMBO Gold medal twee zeer prestigieuze zijn. ,,Jaren voor hem hadden andere wetenschappers al uitgevonden hoe ieder gen in eenvoudige gistcellen afzonderlijk kan worden uitgezet. Door vervolgens te kijken hoe processen in de cel veranderen, konden ze stap voor stap de functies van alle gist-genen bepalen. Maar in zoogdiercellen, en dus ook in menselijke cellen, was dat nog niet gelukt’’, aldus Ammodo en EMBO. ,,Het werk van Thijn Brummelkamp bracht daar verandering in. Bij het Nederlands Kanker Instituut ontwierp hij een techniek om voor relatief weinig geld één enkel gen in een zoogdiercel uit te schakelen.

Voor het eerst kon de functie van menselijke genen in cellen in het laboratorium worden bestudeerd. Brummelkamp zelf gebruikte de techniek om te onderzoeken hoe kankercellen resistent kunnen worden voor kankermedicijnen, en hoe gezonde cellen in kankercellen kunnen veranderen.’’

Dit is het eerste artikel van een serie van acht over het Nederlands Kanker Instituut, het onderzoeksinstituut van het Antoni van Leeuwenhoek. De serie geeft een kijkje achter de schermen van het NKI waar zo’n 700 onderzoekers werken aan de opheldering van het probleem kanker. Samen met de artsen vinden zij steeds meer nieuwe aanknopingspunten voor behandeling.

Bron: Noordhollands Dagblad, katern FIT
Dit artikel verscheen ook in het 
Haarlems Dagblad, Gooi- en Eemlander en Leidsch Dagblad