Glycomics

Door Manfred Wuhrer en Guinevere Lageveen-Kammeijer 

Wat is Glycomics

In glycomics onderzoek wordt de structuur en de functie van glycanen bestudeerd. Glycanen zijn koolhydraten (suikers) die covalent verbonden zijn aan andere typen biomoleculen, met name eiwitten en lipiden. Deze glycanen vormen onder andere een laagje aan de oppervlakte van alle menselijke cellen en spelen een belangrijke rol bij veel eiwitten die aanwezig zijn in ons bloed. Verder worden deze koolhydraatstructuren gevonden aan de buitenkant van pathogenen zoals virussen, bacteriën en parasieten. Het vormen van glycanen en het koppelen aan eiwitten gebeurt post-translationeel en wordt glycosylering genoemd. Glycanen kunnen de functie van een eiwit beïnvloeden zodat het bijvoorbeeld beter kan worden opgenomen door andere cellen of herkent wordt door een receptor. Onderzoek heeft aangetoond dat de glycosylering bij veel ziektes veranderd waardoor de interactie en communicatie tussen cellen wordt verstoord. Het is daarom van groot belang deze veranderingen nauwkeurig in kaart te brengen en te begrijpen hoe dit in relatie kan worden gebracht met een ziekte.

Doel van de Glycomics onderzoekslijn

De Glycomics groep ontwikkelt analytische methodes voor de bestudering van glycosylering van eiwitten, lipiden en cellijnen met behulp van massaspectrometrie. Aan de hand van deze methodes kan er preklinisch en klinisch onderzoek uitgevoerd worden dat zich richt op de bijdrage van glycanen aan een bepaald ziektebeeld, zoals reuma, ziekte van Crohn, en verschillende soorten van kanker zoals darmkanker en prostaatkanker. Daarnaast onderzoekt de groep glycanen die aanwezig zijn in bepaalde medicijnen en vaccins en wordt gekeken in hoeverre de glycosylering de werking van deze medicijnen en vaccins beïnvloedt.

Toepasbaarheid van Glycomics

Binnen de Glycomics groep kunnen wij een zogenaamd glycosyleringsprofiel vaststellen van bijvoorbeeld alle glycanen die aanwezig zijn in de bloedstroom of welke specifiek aanwezig zijn op een bepaald eiwit. Door de profielen van gezonde personen met profielen van zieke individuen te vergelijken kunnen veranderingen worden opgespoord en in relatie worden gebracht met een bepaald ziektebeeld (Figuur 1). Deze informatie kan worden gebruikt voor de verdere ontwikkeling van een klinische test met als doel een arts ondersteuning te bieden in het stellen van een diagnose en prognose, of het opstellen van een behandelplan voor een patiënt. Een glycosyleringsprofiel kan tevens ingezet worden als additionele informatie teneinde overbehandeling te voorkomen. Om te beoordelen of een profiel daadwerkelijk kan worden ingezet als ondersteuning, is een nauwe samenwerking met bijvoorbeeld clinici binnen en buiten het ziekenhuis cruciaal. Daarnaast kunnen bevindingen leiden naar verder pathofysiologisch onderzoek, namelijk waar de verschillen in glycosylering ontstaan binnen het lichaam en hoe we de ziekte beter kunnen begrijpen. Bij dit laatste is het van belang te achterhalen of en hoe bepaalde glycanen verbonden zijn aan een specifiek eiwit of lipide.

  glycomics figuur1

Figuur 1. Vanuit de kliniek komt er een vraag of glycosylering een rol speelt bij een bepaald ziektebeeld. Om te onderzoeken of de glycosylering inderdaad hierin een rol heeft zullen er monsters, zoals bloed, urine of weefsel, van een patiëntengroep worden onderzocht en zal het vergeleken worden met monsters van een controlegroep (geen ziektebeeld). De Glycomics groep zal kijken of er een bestaande methode gebuikt kan worden of dat er verdere methode ontwikkeling nodig is. Het onderzoek wordt verricht met een massaspectrometer en vaak in combinatie met een extra dimensie door middel van een scheidingstechniek (e.g. vloeistofchromatografie). Vervolgens wordt de data geanalyseerd en wordt er gekeken of bepaalde glycanen verhoogd of verlaagd zijn bij een bepaald ziektebeeld en als dit het geval is hoe dit kan worden gebruikt om de arts te ondersteunen in het maken van een behandelplan voor een patiënt. 
Figuur gemaakt door Guinevere Lageveen-Kammeijer.

Methode ontwikkeling binnen Glycomics

Methode ontwikkeling binnen de groep heeft als doel zoveel mogelijk informatie uit een monster (e.g. urine, bloed of weefsel) te verkrijgen omtrent de glycosylering. Hierbij zijn verschillende aspecten in de analyse van belang, zoals het zo efficiënt mogelijk isoleren van glycanen uit het monster (monsteropwerking) en een nauwkeurige structuuropheldering van de vertakkingen en bindingen van de glycanen. Een ander belangrijk aspect betreft de gevoeligheid van een methode, omdat de monsters van klinische toepassingen (bijv. weefsel of bloed) kostbaar en beperkt beschikbaar zijn. Het is belangrijk dat er methodes beschikbaar zijn die uit een klein volume zoveel mogelijk informatie kunnen halen. Ook houden wij ons bezig met het automatiseren van onze methoden, dit is noodzakelijk als er veel monsters in een keer onderzocht moeten worden. Idealiter worden alle ontwikkelingen uiteindelijk samengevoegd zodat er een zeer gevoelige, geautomatiseerde en informatieve methode ontstaat.

Wilt u specifiekere/gedetailleerde informatie over ons werk lezen, bezoek dan hier onze Engelstalige website.