FARMACIE

De helende werking van bepaalde planten is allang bekend, maar een moderne farmaceut kon er tot dusver niet veel mee beginnen. De planten maken de geneeskrachtige stoffen te traag aan en in te geringe hoeveelheden. Door genetische veranderingen aan te brengen hopen Groningse onderzoekers de productie te kunnen opvoeren.

ERIC LE GRAS

Dat de eenjarige alsem helpt tegen malaria wisten de Chinezen al duizenden jaren geleden. Voetblad, dat een stof bevat die bepaalde vormen van kanker kan genezen, is bij de Indianen bekend als middel tegen wratten. De medicinale werking van opium, onder andere tegen hoest en diarree, was in de Oudheid bekend. Tropaanalkaloiden, afkomstig uit wolfskers, bilzenkruid of doornappel, helpen tegen ongecontroleerde samentrekkingen van het maag-darmkanaal. De Pytheia, de priesteres van het orakel van Delphi, schijnt haar duistere voorspellingen te hebben gedaan hebben onder invloed van tropaanalkaloden.

Dat kruiden en micro-organismen een helende werking kunnen hebben is dus niets nieuws, maar de speurtocht naar de geneeskrachtige stoffen die ze bevatten is van betrekkelijk recente datum. Pas aan het einde van de achttiende eeuw gingen chemici en apothekers op zoek naar het werkzame element in opium en in 1804 isoleerde de Fransman Dérosine morfine en narcotine. Andere natuurstoffen zoals het anti-malariamiddel kinine en het antibioticum penicilline volgden later.

Het probleem met natuurstoffen is dat planten ze tamelijk traag en in geringe hoeveelheden aanmaken. De plant voert hun synthese stap voor stap uit. Niesko Pras, universitair hoofddocent bij de werkgroep farmaceutische biologie van de Rijksuniversiteit Groningen: “Sommige natuurstoffen zijn via chemische weg industrieel te produceren, maar vaak is hun structuur daarvoor te ingewikkeld. Dan zijn er zóveel reactiestappen nodig, dat alleen de plant zo'n stof kan maken. Je kunt de natuur een handje helpen en daar komt de biotechnologie om de hoek kijken. Selectie in het veld of in het laboratorium van de meest geschikte planten en kweekmethoden is de vanouds bekende methode, maar ook genetische verandering kan zinvol zijn. Daarmee kun je de plant zelf, maar ook in het laboratorium gekweekte plantencellen en andere organismen zoals gisten en bacteriën, uitrusten met genen die hen in staat stellen de geneeskrachtige stof snel en in grote hoeveelheden aan te maken.”

Pras bevindt zich als onderzoeker in een nogal curieuze positie. Aan de ene kant werkt hij soms met kennis die gerelateerd is aan die van medicijnmannen, sjamanen en andere traditionele genezers, aan de andere kant maakt hij gebruik van geavanceerde technieken, waaronder de niet onomstreden genetische veranderingen. Zijn voorzichtige woordkeus maakt duidelijk dat hij zich bewust is van zijn kwetsbaarheid: hij kan voor kwakzalver worden versleten of voor een wetenschapper die er niet voor terugdeinst misbruik te maken van moderne wetenschappelijke kennis. Pras benadrukt dat hij geen van beiden is.

Een voorbeeld van een stof die de lange weg aflegde van de traditionele geneeskunde naar de plantenbiotechnologie is artemisinine, afkomstig uit de eenjarige alsem. De Chinese geneeskunde kent die plant al twee- tot drieduizend jaar als middel tegen koorts en malaria, maar pas in de jaren zeventig van deze eeuw is sesquiterpeenlacton-endoperoxide artemisinine door onderzoekers van het Walter Reed army institute in de Verenigde Staten geïdentificeerd als de stof die malariaparasieten uitschakelt.

Daarmee is artemisinine, zoals het middel kortweg heet, anders dan de van de kinaboom afkomstige natuurstof kinine geen middel om malaria te voorkomen maar een geneesmiddel. Pras en zijn collega's in Groningen zijn samen met het farmaceutisch bedrijf Artecef uit Maarssen bezig twee derivaten van artemisinine te registreren als geneesmiddel.

Artemisinine heeft een ingewikkelde chemische structuur en de synthese, het chemisch nabouwen van de stof, vereist niet minder dan twintig stappen. De eenjarige alsem is daarom nog steeds de enige bruikbare leverancier van artemisinine. Pras: “Het probleem is dat de eenjarige alsem traag werkt. De droge massa van de plant levert maximaal 1 procent artemisinine. Wanneer we de productie willen verhogen, moeten we zoeken naar een manier om de plant zelf meer te laten leveren of we moeten gebruikmaken van genetisch veranderde micro-organismen.”

Pras en zijn hoogleraar Wim Quax willen onderzoeken of er bacteriën zijn die, uitgerust met de genetische informatie van de eenjarige alsem, vlotter werk leveren. Pras: “We zoeken de flessenhals. We zouden met biotechnologie de plant betere condities kunnen bieden om sneller te produceren. Of we kunnen een stof die een tussenstap is in de productie van artemisinine uit de plant halen en die verder door een bacterie laten bewerken.”

Veel meer wil Pras niet kwijt: “Wereldwijd werken er verschillende onderzoeksgroepen aan het probleem, de concurrentie is groot. Wij hebben een idee dat volgens ons uniek is, maar het is te vroeg om daarmee naar buiten te komen.” In de komende jaren moet blijken of het lukt om de productie van artemisinine zodanig te verbeteren dat die commercieel aantrekkelijk wordt.

Het voetblad is een andere plant die bekend is uit de traditionele geneeskunde en nu in de westerse wetenschap terecht is gekomen. Noord-Amerikaanse Indianen gebruikten voetblad tegen diarree of om wratten aan te stippen. Van de werkzame stof, podofyllotoxine, hebben farmaceuten inmiddels twee derivaten gemaakt die werkzaam zijn tegen bepaalde vormen van kanker zoals testistumoren en de ziekte van Hodgkin. Een kilo podofyllotoxine kost niet minder dan 400 000 gulden en Nederland heeft jaarlijks een kilo of tien nodig. De Groninger farmaceuten werken binnen een Europees netwerk aan een efficiënter productie. Pras: “Binnen het netwerk volgen we verschillende strategieën. Hier in Groningen richten we ons op de mogelijkheden die de plantenbiotechnologie te bieden heeft.”

Ook het voetblad werkt dus niet vlot genoeg. Pras: “Iedere plantencel bevat in principe dezelfde genetische informatie als de plant als geheel. Je kunt cellen uit de wortel of het blad in kolven kweken en de werkzame stof laten aanmaken. Dergelijke cultures van voetblad zijn tot nu toe niet in staat om meer podofyllotoxine te produceren dan het voetblad zelf en we zoeken naar manieren om de productie te verhogen. We willen vergelijken hoe de cultures het onder verschillende omstandigheden doen, bijvoorbeeld door de belichting of de temperatuur te variëren. Daarnaast zullen we de cellen een eind op weg helpen door stoffen toe te voegen die een voorloper zijn van het eindproduct. Met behulp van moleculaire biologie kunnen we de genen sterker tot expressie laten komen en zo beperkende stappen in de route naar eindproduct opheffen. Wanneer we de productie op kleine schaal, in het laboratorium, weten te verhogen kunnen we in overleg met procestechnologen een manier zoeken om op grote schaal te produceren.”

Artemisinine en podofyllotoxine hebben de lange weg van de traditionele genezer tot aan de biotechnoloog afgelegd. Andere natuurstoffen worden uit gecultiveerde planten gewonnen en hebben soms model gestaan voor geneesmiddelen die door chemici zijn ontwikkeld.

Pras: “Cocaïne is bekend bij de Zuid-Amerikaanse Indianen als middel tegen vermoeidheid en stond model voor plaatselijk verdovende middelen bij kleine ingrepen. Papaver groeit van de oriënt tot China en bevat stoffen die bruikbaar zijn als hoestdemper, pijnstiller en als middel tegen krampen in het maag-darmkanaal en in de urinewegen. Curare is een Zuid-Amerikaans pijlgif, dat model stond voor spierontspanners. Digoxine, afkomstig uit vingerhoedskruid, helpt bij hartklachten en in de bast van de Pacifische taxus uit het noordwesten van de Verenigde Staten hebben onderzoekers van het Amerikaanse Nationale kankerinstituut, het NCI, de stof taxol gevonden die met name effectief is tegen borst- en eileiderkanker.”

Het NCI is voortdurend op zoek naar natuurstoffen die werkzaam zijn tegen kanker en onderhoudt daarom systematisch contacten met traditionele genezers in de meest afgelegen streken. Dat is tekenend voor de waarde van de kennis van die natuurgenezers en dus ook van de chemische schat die in de vrije natuur - in planten, in micro-organismen en in de oceanen - ligt opgeslagen. Pras: “Al ben ik eerder biotechnoloog dan botanicus, ik blijf het een wonder vinden dat een plant uit de vrije natuur stoffen bevat die een geneeskrachtige werking hebben in het menselijk lichaam.”

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2022 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden