Spons levert medicijnen

Af en toe mag bioloog dr. Rob van Soest van het Instituut voor Taxonomische Zoölogie in Amsterdam meevaren met de Johnson Sealink. Op die dure expedities van de farmaceutische industrie, die per dag 30.000 gulden kosten, worden duizenden sponzen uit de Caribische Zee opgedregd. Extracten worden in het lab aan boord onderzocht op hun effecten bij virussen, bacteriën en schimmels. Van sommige wordt de chemische structuur bepaald.

""Maar waarom van de een wel en van de andere niet wordt mij nooit verteld. Daar hangt een zeer geheimzinnige sfeer rond'', zegt taxonoom Van Soest van de Universiteit van Amsterdam, die voor de trip van een maand alleen is ingehuurd om de sponzen te identificeren. Van Soest weet dat ook de Russen een dergelijke varende extractiefabriek hebben, de Alexander Oparin, die regelmatig de oceaanbodems afstroopt.

Duidelijk is in elk geval dat farmacologen naast het tropisch regenwoud de wereldzeeën hebben ontdekt als nieuwe bron van geneesmiddelen. De aandacht richt zich vooral op vastzittende waterorganismen als algen, zachte koraal en sponzen. Deze kwetsbare dieren maken bijprodukten van de stofwisseling om schadelijke bacteriën te weren en hongerige vissen of andere belagers op afstand te houden.

Secundaire metabolieten

Sponzen (Porifera) zijn de groep met de grootste diversiteit aan dergelijke secundaire metabolieten, waarvan er circa 300 zijn gesoleerd. Uniek zijn de sterolen, waarvan de spons twintig hoofdgroepen telt, terwijl de rest van de dieren alleen cholesterol kent. Verder gaat het de farmaceutische industrie om terpenen, alkaloden, carotenoden en bromopyrrhol-derivaten. Tussen 19 en 23 april vindt in Amsterdam een internationaal congres plaats over dit onderwerp.

Twee natuurlijke stoffen uit sponzen met antivirale werking zijn inmiddels als geregistreerd middel op de Nederlandse markt. Acyclovir (merknaam Zovirax) is een middel tegen herpes infecties en cytarabine (merknamen Alexan en Cytosar) wordt gebruikt voor bestrijding van een bepaalde vorm van leukemie. Beide verbindingen zijn alkaloiden uit de spons Tethya crypta en zijn in het laboratorium nagesynthetiseerd.

In 1987 meldde de Amerikaanse Journal of the National Cancer Institute dat een extract uit de spons Dysidea avara uit de Stille Zuidzee replicatie van het HIV-virus onderdrukt (alleen in vitro). Het gaat hier om de werking van de sesqui-terpenen avarol en avarone. Verder klinisch onderzoek hiernaar is geconcentreerd in Duitsland.

Ander onderzoek richt zich op pijnstillende stoffen afkomstig van een zeldzame sponzenfamilie uit de Caribische Zee. Het betreft hier manoalide en luffarielloide van de spons Luffariella en scalaradial van de spons Cacospongia mollior. Deze stoffen blokkeren de biochemische weg die tot pijn en ontsteking leidt. Na succesvolle tests bij mensen zal de stof binnenkort in Amerika op de markt komen als middel tegen arthritis en spierdistrofie. Een fel oranje spons uit de wateren rond de Fiji-eilanden bevat molekulen die parasitaire wormen aanpakken. Zeefarmacologen uit Nieuw-Zeeland hebben zich hier op geworpen.

De lijst met potentiële werkingen neemt snel toe. Maar de weg van ontdekking tot commercieel middel is kostbaar en lang. Zo duurde het twintig jaar voordat het door de Amerikaan Bergmann in 1951 ontdekte middel tegen leukemie bij de apotheker op de plank lag. Bergmann had het geluk dat het actieve deel van het molekuul met helende werking na te bouwen was. ""Meestal lukt dat niet of is de werking van de nagebouwde constructie slapper. Daarom zoekt men naarstig naar manieren om de natuurlijke produkten massaal door de spons zelf te laten maken'', zegt Van Soest.

""Rechtstreekse winning uit de zee is uiteraard de goedkoopste manier maar praktisch niet haalbaar. Sponzen leven namelijk in een zeer lage dichtheid verspreid over de zeebodem. Bovendien moeten de opgeviste sponzen nader worden geanalyseerd om te weten om welke soort het gaat'', zegt Van Soest.

Wereldwijd zijn er 5 à 6.000 verschillende soorten. Het gros is op het eerste gezicht nauwelijks van elkaar te onderscheiden, zelfs niet door een expert. De meest soortenrijke wateren zijn die rond Indonesië en de Filippijnen en in het Caribisch gebied.

Baaien

Sponzen in aquaria of tanks houden is biologisch niet mogelijk. Reden is dat zeesponzen geen algen eten (zoals zoetwatersponzen) maar louter teren op molekulen van in ontbinding verkerende organismen. De sponzen kunnen alleen voedsel eten kleiner dan 20 micron. De mens kan dergelijk "voorverteerd' eten niet aanbieden.

Daarom wordt wel geprobeerd de sponzen in baaien te kweken die in verbinding staan met de zee. Voorwaarde van een dergelijk open systeem is dat het zeewater biologisch gefilterd moet worden om microbiële vervuiling te voorkomen. Men is er echter nog niet in geslaagd een filter te maken dat de ongewenste organismen buiten houdt en het voedsel voor de sponzen binnen laat.

""De meeste hoop is gericht op celculturen van de cellen die de secundaire metabolieten maken'', zegt Van Soest. ""Individuele sponscellen worden hierbij op een voedingsbodem gekweekt. In een zuivere suspensie moeten de cellen los van elkaar blijven en klontering worden voorkomen, anders maken ze geen metabolieten meer''. Met deze techniek, die is afgekeken van de weefselcultuur, wordt ondermeer in Florida en Brazilië geëxperimenteerd.

De massaproduktie van de gewenste stoffen is in een stroomversnelling gekomen door een recente Japanse ontdekking. Onderzoekers van de Shizuoka universiteit in Ohya vonden dat het in vele gevallen niet de spons zelf is die de interessante stoffen maakt, maar de microsymbionten zoals blauwwieren. Microsymbionten zijn micro-organismen die in symbiose leven met de spons. Er ging een lichtje branden toen de Japanners dezelfde stoffen ontdekten bij niet verwante soorten die bovendien geografisch ver van elkaar leven. ""Die vinding betekent een belangrijke stap voorwaarts'', meent Van Soest. ""Want microsymbionten zijn veel eenvoudiger in cultuur te brengen dan sponzen.''