SEKS IN DE REAGEERBUIS

'Seksuele PCR' luidt de intrigerende naam van een nieuwe techniek waar de hele biotechnologische industrie op zat te wachten. Pim Stemmer is de naam van de onderzoeker die de uitvinding deed. De kunstmatige, supersnelle evolutie van industrieel belangrijk enzymen gaat een Nederlander in Amerikaanse dienst - of in ieder geval het bedrijfje waar hij werkt - een heleboel geld opleveren.

De chemische industrie is gek op enzymen: biologisch actieve eiwitten. Eiwitten die in elke cel zitten, van bacteriën tot alle cellen van ons lichaam. Ze zijn daar verantwoordelijk voor zowat alle chemische reacties.

Je komt ze, in de industrie, in alle soorten en maten tegen. Sommige breken vetten en eiwitten af. Andere kunnen milieuverontreinigingen te lijf gaan. Weer andere versnellen chemische reacties die anders tergend traag zouden verlopen. De voedingsmiddelenindustrie gebruikt ze om grondstoffen om te zetten in eetbare en smakelijke producten.

Maar kan die reactie niet nóg sneller? Kan het niet nóg schoner? Kunnen we een enzym niet een 'onmogelijke' chemische reactie laten uitvoeren? Een positief antwoord op die vragen komt het milieu - en uiteindelijk ook de beurs van het chemische bedrijfsleven - ten goede.

Biochemici, de biologische knutselaars onder de scheikundigen, proberen daarom nóg betere enzymen te maken. Ze vergroten kunstmatig de natuurlijke biodiversiteit aan enzymen. Meestal zijn de te verbeteren eiwitten afkomstig van bacteriën. Stapje voor stapje veranderen wetenschappers het erfelijk materiaal van deze eencelligen. Een geduldwerkje - en dat ging Pim Stemmer niet snel genoeg.

“Ik wist niet dat hij het zó goed doet in Amerika”, zegt emeritus-hoogleraar fytopathologie prof. dr. Koen Verhoeff over zijn vroegere student. “Maar het verbaast me niks. Hij was begaafd student met een grote theoretische en praktische kennis.”

Een jaargenote noemt hem een echt uitvinderstype. “Hij heeft zijn hele leven al wilde ideeën. Soms lijken die nergens op te slaan. Ik kijk er echter helemaal niet van op dat sommige van zijn plannen toch zo succesvol blijken!”

Nederland is al vroeg te klein voor Pim Stemmer. Een deel van zijn biologiestudie brengt hij door in Engeland. Om vervolgens te promoveren bij een befaamd fytopatholoog in Madison in de Amerikaanse staat Wisconsin. Verhoeff vertelt grinnikend dat Stemmers promotor er bij hem over 'klaagde' dat hij nog nooit zo'n dure Ph. D. student heeft gehad. De jonge Nederlander wil aan apparatuur alleen maar het beste van het beste.

Na een post-doc bij een al even beroemde hoogleraar in dezelfde stad begint de ondernemersgeest op te spelen. In 1987 komt Pim Stemmer bij biotech-bedrijf Hybritech terecht. Vijf jaar later volgt Affymax. Daar vindt hij de 'seksuele PCR' uit.

Zo heel af en toe leidt een moleculair-biologische techniek tot een revolutie in de biotechnologie. Seksuele PCR komt vast ook in het rijtje met grote doorbraken terecht. Net zoals PCR dat eerder deed.

PCR staat voor polymerase kettingreactie. De uitvinder daarvan kreeg er in 1994 een Nobelprijs voor. Biotechnologen kunnen er welhaast onvindbare stukjes DNA mee opvissen. Alsof je op zoek bent naar een naald in een hooiberg. Met PCR zit je hooiberg al snel vol met identieke naalden. De techniek is inmiddels onmisbaar voor de aids-diagnostiek, de plantenveredeling en de genetische vingerafdruk in de rechtszaal - om maar eens een paar toepassingen te noemen.

De seksuele PCR van Stemmer maakt slim gebruik van onderdelen van de PCR-techniek. Je kunt er supersnel enzymen mee verbeteren, door seks als het ware in een reageerbuis na te bootsen.

Stemmer heeft goed gekeken hoe evolutie in zijn werk gaat. Seks is daar de drijvende kracht. Seks zorgt ervoor dat eiwitten - en dus ook enzymen - in de loop van verschillende generaties een beetje kunnen veranderen.

Ook bacteriën kennen seks. Wanneer ze met elkaar 'copuleren' (wanneer ze, zegt de bioloog, conjugeren), wisselen ze hun erfelijk materiaal uit. Je kunt het een beetje vergelijken met een zaadcel die met een eicel versmelt. De nakomelingen lijken een beetje op vader en een beetje op moeder. De enzymen die ze maken hebben een beetje van pa én moe.

Soms doen die nieuwe enzymen hun werk een tikje beter. Dan heeft de nieuwe bacteriegeneratie - de trotse bezitter van het verbeterde enzym - voordeel over de soortgenoten. Survival of the fittest.

Stemmer laat enzymen supersnel evolueren door deze seks kunstmatig na te bootsen. Het DNA van twee bacteriën die maar een klein beetje van elkaar verschillen, 'knipt' hij in kleine stukjes. In een reageerbuis husselt hij de stukjes door elkaar.

Vervolgens komen moleculair-biologische technieken van de polymerase kettingreactie om de hoek kijken. Daarmee knoopt hij de losse eindjes weer aan elkaar. Hij krijgt dan DNA met stukjes erfelijk materiaal afkomstig van beide bacteriën. Technisch gezien zo simpel als wat. Maar oh zo slim - zoals zo vaak is eenvoud het kenmerk van grote ontdekkingen.

Het nieuwe bacteriële DNA bevat de erfelijke code voor enzymen met een beetje de eigenschappen van de enzymen van de ene bacterie, en een beetje de eigenschappen van die van de andere. Door de nieuwe techniek enkele malen te herhalen, heeft de Nederlandse onderzoeker al enzymen met verbeterde kenmerken gemaakt. Ze werken vele malen sneller en efficiënter dan hun voorgangers.

Het hele proces duurt dagen in plaats van weken of maanden. Niet verwonderlijk dat seksuele PCR een goudmijn voor de chemische en biotech-industrie lijkt te gaan worden. Logisch ook dat de techniek met octrooien is dichtgetimmerd.

Vorige maand heeft Affymax een nieuw bedrijf opgezet om de uitvinding te gelde te maken. Want zo doen ze dat in Amerika: als je wat moois in gedachten hebt, begint de dollardrukpers al te draaien.

Stemmer laat per electronic mail weten dat hij chief technology officer is geworden van Maxygen, de pasgeboren dochter van Affymax. Hij gaat seksuele PCR fijnslijpen en klaarmaken voor het grote geld. Behalve op enzymen wil Maxygen dezelfde techniek toepassen op farmaceutische eiwitten, vaccins en antibiotica. Daarmee is nóg meer geld te verdienen.

Tot directeur van het fonkelnieuwe bedrijf is een grand old man gebombardeerd: de 72-jarige Alejandro Zaffaroni. Iemand met een schat aan ervaring. Eerder legde hij de fundamenten voor biotech-bedrijven Syntex, Alza, DNAX, Affymax en Affymetrix, dus hij kent het klappen van de zweep.

Want ook dat doen ze in Amerika goed. Daar vinden ze er niets geks aan om een 'bejaarde' de touwtjes in handen te geven. Wat telt, is de grootste kans op succes. Hoe je van vijf talenten er tien kunt maken. “De rol van zulke ervaren entrepreneurs in het opzetten van biotechnologiebedrijfjes is buitengewoon belangrijk”, geeft Pim Stemmer als wijze les mee.

De Nederlandse Amerikaan heeft vast nog meer lessen in petto voor zijn voormalige landgenoten, die hem trouwens nauwelijks blijken te kennen. De afgelopen vijf jaar is hij welgeteld vierendertig keer uitgenodigd om een lezing te geven op diverse plaatsen in Europa en Amerika. Waarvan niet één keer in Nederland. Maar ja, van klimaatchemicus Paul Crutzen herinnerden we ons afgelopen jaar ook pas ná zijn Nobelprijs dat hij hier vandaan kwam. . .

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2019 de Persgroep Nederland B.V. - alle rechten voorbehouden