ENGINEERINGNET.BE - Van oudsher meten scheikundigen de opbouw en samenstelling van moleculen met een techniek genaamd massaspectrometrie. Daarmee kunnen ze al flink nauwkeurig de massa van moleculen in kaart brengen.
Een keerzijde is echter dat deze techniek altijd ettelijke miljoenen moleculen tegelijkertijd doorlicht. Dat maakt het lastig om grote moleculen te analyseren, omdat die in een meetopstelling op elkaar inwerken. Dat geeft een vertekend beeld van hoe ze daadwerkelijk in elkaar steken.
Daarom ontwikkelden Europese chemici een nieuwe methode waarbij afzonderlijke moleculen gevangen worden gezet in een ‘cel’ waarin ze supersnel ronddraaien. Die cel zit in een apparaat genaamd Orbitrap. Door zeer lang te meten hoe het molecuul ronddraait, kunnen onderzoekers precies afleiden wat de massa en samenstelling ervan is.
Normaal gesproken kun je met deze methode moleculen doorgaans slechts 25 milliseconden doorlichten. Projectleider prof. dr. Albert Heck van de Nederlandse Universiteit Utrecht en zijn team bedachten een manier om meetgegevens, buiten het apparaat om, sneller en beter te verwerken.
Daardoor konden ze de afzonderlijke moleculen duizend keer langer doorlichten. Zo kunnen chemici veel gedetailleerder vaststellen wat de draaifrequentie van het molecuul is, en daaruit afleiden hoe het molecuul is opgebouwd.
Dat het nu mogelijk is om grote moleculen met zoveel precisie te meten, is goed nieuws op allerlei vlakken, zegt Heck. Een voorbeeld is de productie van medisch toepasbare macromoleculen, zoals virussen die worden gebruikt in gentherapie. Deze virussen worden uitgerust met een menselijk gen dat foutieve genen vervangt in het DNA van patiënten met een genetische aandoening.
Heck: “Tot nu toe kunnen ontwikkelaars van gentherapievirussen niet gemakkelijk meten of een virus ook daadwerkelijk het gen bevat dat het moet afleveren. Met de huidige productiemethoden lukt het waarschijnlijk om hooguit slechts 1-2% van de gentherapievirussen uit te rusten met het gewenste gen. Dit kan betekenen dat een deel van de therapeutische virussen die bij een patiënt worden ingebracht, geen effect heeft.”
Het verschil tussen een ‘leeg’ en een ‘gevuld’ virusmolecuul is moeilijk te meten met de standaard meetapparatuur. Maar als ontwikkelaars van gentherapie dat verschil wel kunnen meten, dan kunnen ze hun productielijnen efficiënter maken.
Heck wijst erop dat sommige gentherapietrajecten al gauw 1 miljoen euro per behandeling kosten, en dat efficiëntere productie dus ook aanzienlijke positieve gevolgen kan hebben.
In dit onderzoek werkte Hecks team nauw samen met onderzoekers van de technologiebedrijven Spectroswiss en Thermo Fisher Scientific. De studie is deels gefinancierd met de Spinozapremie die Heck ontving van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek.
