Zelfvertering helpt baby zijn eerste dag door

Nobelprijs

De Nobelprijs voor geneeskunde gaat dit jaar naar de Japanner Yoshinori Ohsumi, voor zijn werk aan zelfvertering in cellen.

Dit is Ohsumi, kijkend naar het begin van de live stream van de bekendmaking van zijn Nobelprijs. ‘Zweden’ heeft even voor 18:30 uur Japanse tijd gebeld: Je hebt gewonnen! Zet je je computer even aan? Misschien maakte een collega snel deze foto, in het lab in Yokohama. Ohsumi moet iets voorvoeld hebben. Mooi overhemd aangetrokken – initialen op de mouw. En was die tandenborstel op tafel om nog even de tanden te poetsen? Foto Kyodo

Kort na de geboorte zijn zelfvertering en het recyclen van afvalstoffen in lichaamscellen van levensbelang. Een pasgeboren baby krijgt nog geen voedsel binnen. De navelstreng is doorgeknipt. En de nuttige stoffen uit de eerste moedermelk laten nog op zich wachten, want de spijsvertering moet nog op gang komen. Het leven begint met voedselschaarste. Dan is het van levensbelang om noodzakelijke voedingsstoffen uit de eigen cellen te putten.

Het bestaan van deze levensreddende ‘autofagie’ is in 2004 gevonden door de onderzoeksgroep van Yoshinori Ohsumi, die maandag de Nobelprijs voor de geneeskunde kreeg toegekend. De Japanners toonden het bestaan ervan aan in muizen. Een genetische verandering bij de diertjes, waardoor autofagie (zelfvertering) niet werkte in de cellen van de pasgeboren muisjes, leidde binnen een dag onontkoombaar tot hun dood. Zelfs een snelle sondevoeding met melk baatte niet: de jonge diertjes stierven hooguit een paar uur later.

Geen sexy onderwerp

De afbraak van moleculen en celonderdelen was eind jaren tachtig geen sexy onderwerp. De wetenschap keek naar opbouw en gecontroleerde groei. En natuurlijk naar ‘ongecontroleerde nieuwvorming’ – naar kanker. Ohsumi leidde een van de weinige groepen die werkte aan het geheim van de autofagie.

De basis voor Ohsumi’s werk was gelegd door de ontdekking van het lysosoom, een afzonderlijk celcompartiment waarin eiwitten, koolhydraten en vetten worden afgebroken en geschikt gemaakt voor hergebruik. Daarvoor kreeg de Belg Christian de Duve in 1974 de Nobelprijs.

Het was duidelijk dat die recyclefabriekjes hun spullen aangeleverd kregen van ‘autofagosomen’. Maar die celcompartimenten ontstaan, verzamelen afval en verdwijnen binnen 20 minuten in een lysosoom. Er is dus weinig tijd om ze te onderzoeken. Ohsumi gebruikte daarom gistcellen waarin bepaalde verteringsgenen waren uitgeschakeld, waardoor de autofagosomen zich ophoopten.

Celbioloog Ohsumi over zijn onderzoek bij een eerdere prijsuitreiking:

Vijftien genen

Hij vond uiteindelijk alle 15 genen die nodig waren voor opbouw en werking van de autofagosomen. Vanaf 1992 publiceerde hij erover, maar pas in 1998, toen het hele systeem bekend was, verscheen Ohsumi ermee in een tijdschrift dat graag als eerste het werk van latere Nobelprijswinnaars publiceert – Nature in dit geval.

Het autofagie-systeem in gist is, in licht aangepaste vorm, ook bij zoogdieren aan het werk. Voortdurend, niet alleen bij pasgeboren baby’s die honger hebben, of bij andere stress.

Autofagosomen breken grote, langlevende celstructuren en eiwitcomplexen af. Voor de afbraak van wat kleinere eiwitten die maar minutenlang leven bestaat het ‘proteasoom’. Ook die ontdekking was goed voor een Nobelprijs, in 2004.

Zeldzame ziektes

Inmiddels is recyclen sexy. Er zijn zeldzame ziektes ontdekt die ontstaan door genmutaties in de door Ohsumi gevonden autofagosoom-genen. Die ziekten gaan gepaard met zwakzinnigheid, bewegingsstoornissen en epilepsie. En ziekten als ALS, parkinson, erfelijke borst- en eierstokkanker, diabetes en verouderingskwalen kunnen ontstaan als de autofagie niet goed werkt en er afvalstoffen in cellen achterblijven.