Wetenschappers van Wageningen Universiteit hebben een nieuwe techniek ontwikkeld die nieuwe mogelijkheden opent voor onderzoek naar nieuwe medicijnen en smakelijker, gezonder eten. De nieuwe aanpak heet 'receptomics' en is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Sensors. De techniek meet de respons van veel verschillende receptoreiwitten op reeksen extracten of zuivere stoffen in een stroomcel, en voorspelt reacties in het menselijk lichaam, waardoor de behoefte aan testpanels of dierproeven wordt verminderd. De receptomics-techniek kan ook nuttig zijn voor de ontwikkeling van gepersonaliseerde voeding en medicatie.

Ons lichaam bevat een grote verscheidenheid aan receptoren – eiwitten die stoffen detecteren en signalen doorgeven aan de cel waaraan ze zijn gekoppeld. Mensen hebben tong- en neusreceptoren voor het detecteren van aroma's en smaken, bijvoorbeeld, maar ook receptoren in de darmen voor het opsporen van hormonen, die ervoor zorgen dat darmcellen de juiste actie ondernemen, zoals het opnemen of verteren van een bepaalde voedingsstof uit de darm. Al deze receptoreiwitten worden gecodeerd door genen.

Microscopisch kleine druppeltjes

De Wageningse wetenschappers 'printen' het DNA van veel receptoreiwitten als minuscule druppeltjes op glasplaatjes, vormen vlekken in een rasterpatroon van ongeveer een vierkante centimeter. In elke DNA-druppel, ze bevatten ook DNA dat codeert voor een gekleurd signaaleiwit dat de respons van het receptoreiwit visueel kan rapporteren.

Cellen worden gekweekt op het glasplaatje bovenop het DNA-raster. De twee soorten DNA op elke plek worden in de cellen opgenomen. De cellen gebruiken het DNA om het receptoreiwit en het gekleurde signaaleiwit te maken. Hierdoor ontstaan ​​kleine groepen cellen met de grootte van de DNA-vlekken. Elke groep cellen produceert een uniek receptoreiwit en het gekleurde signaaleiwit.

Het objectglaasje wordt vervolgens in een apparaat geplaatst dat een heel dun laagje vloeistof over het objectglaasje pompt. "Deze vloeistof kan een extract zijn van een medicinale plant, of van een gewone tomaat of appel, " zegt Maarten Jongsma, moleculair bioloog bij Wageningen University &Research en coördinator van het onderzoek. "Sommige receptoreiwitten zullen reageren op de vloeistof die over de cellen loopt. Dankzij het gekleurde signaaleiwit we kunnen onder een microscoop bepalen welke receptoreiwitten reageren en welke niet."

Na elke meting, de cellen worden 'gewassen' door een wasvloeistof over de cellen te pompen om de trekker te verwijderen en weer normaal te worden. De cellen zijn dan klaar voor een nieuwe monsterbelichting. Op deze manier kunnen reeksen monsters worden gemeten.

Slimme wiskunde

De laatste stap in het bestuderen van de reacties van receptoreiwit is het gebruik van slimme en krachtige statistieken en software. Jongsma zegt, "Deze levende cellen produceren vaak een variabele en complexe reactie op een extract dat een optelsom is van alles in het extract, de hoeveelheid DNA die tot expressie wordt gebracht en de aard van de gastheercel. Daarom was het aanvankelijk moeilijk om conclusies te trekken." Jongsma's onderzoeksteam, waaronder celbiologen, moleculair biologen, statistici en software-engineers, ontwikkelde software waarmee ze deze speld in de hooiberg gemakkelijk kunnen vinden.

Met de receptomics techniek, de wetenschappers hebben nu een krachtige nieuwe tool waarmee ze reacties kunnen vastleggen op, zeggen, voedingsmiddelen of geneeskrachtige planten met een grote verscheidenheid aan receptoreiwitten en voorspellen effecten bij mensen.

De techniek kan ook kansen bieden om in de toekomst meer onderbouwd persoonlijk advies te geven over voeding en medicatie. Jongsma:“Iedereen heeft een net iets andere set receptoreiwitten. Door te bepalen welke soorten receptoreiwitten zich op het DNA van een patiënt bevinden en deze te koppelen aan de resultaten van de receptomicsanalyse, artsen kunnen in de toekomst wellicht nog meer advies op maat geven."