In een Utrechts lab kunnen ze nu complexe vertakte suikerketens uit moedermelk namaken. Handig als je de interactie tussen die ketens en de darmflora in kaart wilt brengen, schrijven Geert-Jan Boons en collega’s deze week in PNAS.

Zulke human milk oligosaccharides (HMO’s) zijn ketens van uiteenlopende suikermoleculen die niet aan een aminozuur of eiwit vastzitten maar los in de melk zweven. Ongeconjugeerde glycanen, in het jargon. Ze zijn niet bedoeld om te worden verteerd door de zuigeling, maar om diens darmmicrobioom vorm te geven. Daartoe zitten ze zo in elkaar dat ‘goede’ bacteriën er profijt van hebben terwijl ongewenste soorten er juist door worden geremd.

Hoe dat precies werkt is echter nog onduidelijk. Er zitten heel veel verschillende HMO’s in moedermelk. De eenvoudigste varianten kun je eenvoudig in het lab namaken, maar de meeste zijn juist sterk vertakt en asymmetrisch. Volgens Boons, die zeer recent met een deel van zijn groep de VS verruilde voor Utrecht, kwam de organische synthese van zulke glycanen tot nu toe neer op een onderzoeksproject per molecuul.

Het alternatief is dat je ze gesorteerd isoleert uit moedermelk, maar dat is ook een moeizaam proces dat erg veel moedermelk kost. En koemelk is geen alternatief omdat daar vrijwel geen HMO’s in zitten.

Die HMO’s worden in elkaar gezet door een beperkt aantal glycosyltransferase-enzymen die elk één bepaald suikermolecuul aan de keten kunnen zetten, en dat vaak maar één keer kunnen doen omdat ze zelf niet passen op het uiteinde dat ze zojuist zelf hebben gemonteerd. En Boons heeft nu bedacht dat zulke enzymen ook functioneren in een reageerbuisje en dat je HMO’s stap voor stap kunt opbouwen door ze telkens samen met één zorgvuldig geselecteerd enzym en de gewenste suiker in zo’n reageerbuisje te doen, het resultaat te laten uitkristalliseren en de procedure te herhalen in een volgend reageerbuisje.

Door slimme combinaties te kiezen heeft hij een array opgebouwd van 60 verschillende HMO’s (16 lineaire, 38 vertakte en 6 dubbel vertakte, zie het plaatje) waarvan hij precies de moleculaire structuur weet. Op die array kan hij bacteriële eiwitten loslaten om te zien wat er gebeurt, zodat hij een idee krijgt welke structuurelementen zorgen voor welke effecten.

De eerste resultaten doen vermoeden dat die interactie nog veel ingewikkelder in elkaar zit dan de wetenschap reeds vermoedde.

Te weten komen welke HMO’s je door koemelk moet doen om er moedermelk mee te kunnen vervangen is het einddoel, zo laat de publicatie doorschemeren. Maar dat is duidelijk toekomstmuziek.

Ter gelegenheid van de publicatie heeft de UU een filmpje laten maken dat aan een breed publiek uitlegt wat glycanen ongeveer zijn en waarom het onderzoek daarnaar zo belangrijk is:

bron: UU, PNAS