Onverwoestbare beerdiertjes inspireren vaccinmakers


Foto: WIDOMIRAMA

De verschillende soorten beerdiertjes zijn waarschijnlijk de meest mishandelde organismen op aarde. Hun naam suggereert dat ze aan kleine – 0,1 tot 1,2 mm – beren doen denken, hoewel het eerder enge buitenaardse horrorbeertjes zijn dan schattige troetelbeertjes. Hun buitenaardse karakter wordt versterkt doordat ze allerhande, voor ons gruwelijke, experimenten en zelfs de ruimte overleven.

Zo zijn ze gekookt, ondergedompeld in vloeibare stikstof, gebombardeerd met elektronen en straling en blootgesteld aan gifstoffen. Ook mochten ze een frisse duik nemen in een pekelbad. En alsof dat nog niet genoeg was, zijn ze ook nog met een satelliet de ruimte in geschoten en blootgesteld aan de kou, het vacuüm en de straling aldaar. Extreme kou en hitte, gifstoffen, uitdroging, zuurstofgebrek, straling en enorm hoge en lage druk, het deert de beerdiertjes allemaal niet.

Het zijn de meest onverwoestbare organismen op aarde en blijkbaar ook in de ruimte. Dat maakt ze waarschijnlijk tot de ultieme pioniers om te overleven in nieuwe (extreme) leefomgevingen. Ze komen dan ook overal ter wereld voor: op grote hoogte in de Himalaya, in de diepste zee en van de polen tot aan de evenaar.

Schijndood
Beerdiertjes overleven alle ‘martelingen’ doordat ze zichzelf in een toestand van schijndood kunnen brengen. Hierbij is er geen enkele stofwisselingsactiviteit meer waarneembaar. Een manier om deze toestand van ‘niet levend, maar ook niet dood’ te bereiken is bijvoorbeeld uitdroging. In tijden van grote droogte kunnen ze tot 95 procent van hun watervoorraad verliezen, zonder daarbij het loodje te leggen. Dat is bijzonder omdat alle levende wezens voor het grootste deel uit water bestaan, dat essentieel is voor hun functioneren. Een waterverlies van 15 procent is voor mensen en bijna alle andere organismen fataal. Echter, door een paar druppels water toe te voegen aan uitgedroogde en schijnbaar dode beerdiertjes, krabbelen ze doodleuk na enkele uren weer op en zijn springlevend. Een plant die deze truc ook beheerst heeft dan ook de toepasselijke naam wederopstandingsvaren.

Bescherming
Als onze cellen uitdrogen, klonteren de onderdelen en eiwitten samen, liggen de biochemische reacties plat en plakken de membranen, de omhulsels van de cellen, aan elkaar. Hydratatie zorgt er niet voor dat de cellen daarna hun oorspronkelijke toestand weer aannemen en zijn dus voorgoed verloren.

Bij beerdiertjes daarentegen blijft tijdens het uitdrogen alles netjes op zijn plaats binnen een cel. Hiertoe produceren ze beschermende suikers. Deze nemen de plaats in van het water waardoor de structurele integriteit van de cellen wordt behouden. Is de droogte over, dan worden de suikers afgebroken en vervangen door water en komt de cel weer tot leven. Ook bezitten de beerdiertjes een eiwit dat een beschermend glasachtig materiaal vormt, dat eveneens bijdraagt om de structuur van de cel intact te houden.

Vaccins
Afkijken bij dit mechanisme van schijndood en wederopstanding leidde tot een methode om vaccins beter houdbaar te maken. Veel vaccins moeten gekoeld worden bewaard omdat anders de werking ervan verloren gaat. Vooral in ontwikkelingslanden en op slagvelden is dit vaak een probleem.

Vaccins bestaan meestal uit (delen van) het micro-organisme dat de ziekte veroorzaakt. Geïnspireerd op de horrorbeertjes ontwikkelden wetenschappers een methode om de cellen in het vaccin omkeerbaar uit te drogen. Als de uitgedroogde cellen worden geïnjecteerd, reactiveren de cellen doordat ze in contact komen met het water in het lichaam.

Deze methode werkt eveneens voor ander kwetsbaar biologisch materiaal zoals DNA, stamcellen en bloedplaatjes die buiten het lichaam snel degraderen. Hierdoor kunnen deze materialen voor veel langere tijd en bij omgevingstemperatuur worden bewaard en zo levens redden.

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 5 december 2017

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84