Proteomics pioniers Ruedi Aebersold en Matthias Mann ontvangen de Dr. H.P. Heinekenprijs voor de Biochemie en Biofysica 2024

Een eerbetoon aan het vakgebied dat het grootschalige netwerk van eiwitten analyseert: proteomics

Biochemici Ruedi Aebersold en Matthias Mann krijgen de Dr. H.P. Heinekenprijs voor de Biochemie en Biofysica 2024 toegekend. De jury prijst hun baanbrekende werk op het gebied van proteomics en in het bijzonder hun bijdragen aan nieuwe technieken om grote hoeveelheden eiwitten tegelijkertijd te bestuderen. Dankzij hun prestaties begrijpen we beter hoe gezonde cellen werken en wat fout gaat bij ziekte. Nooit eerder werd de prijs toegekend aan twee onafhankelijke wetenschappers.

In 2024 is het 60 jaar geleden dat Alfred Heineken de allereerste Heinekenprijs in het leven riep: de Dr. H.P. Heinekenprijs voor de Biochemie en Biofysica. Ter gelegenheid van deze speciale jubileumeditie heeft de jury besloten niet één maar twee topwetenschappers te nomineren. Hiermee eert de jury niet alleen het werk van Aebersold en Mann, maar ook het vakgebied proteomics. De prijs werd eerder uitgereikt aan onder meer Nobelprijslaureaat Carolyn Bertozzi (2022) en Bruce Stillman (2020).

Aanjagers proteomics
Bij alle processen in het lichaam zijn eiwitten betrokken. Zonder eiwitten is er bijvoorbeeld geen celdeling, stofwisseling of groei. Lange tijd werd gedacht dat één eiwit, één specifieke functie vervult. Inmiddels weten we dat de biologie veel complexer is. Zo blijkt dat één eiwit met allerlei verschillende eiwitten samenwerkt om diverse functies te vervullen. Om te begrijpen hoe processen in ons lichaam werken, is het dus niet alleen noodzakelijk de eiwitten te identificeren maar ook hun onderlinge interacties bloot te leggen. Grootschalig onderzoek hiernaar heet proteomics.

Ruedi Aebersold, emeritus hoogleraar aan de technische universiteit ETH Zürich in Zwitserland, en Matthias Mann, hoogleraar aan het Max Planck-instituut voor Biochemie in Duitsland, zijn volgens de jury de aanjagers van dit vakgebied. Hun werk heeft essentiële bijdragen geleverd aan de identificatie en analyse van eiwitten en nieuwe inzichten geboden in hoe ze onderling samenwerken. Daarbij hebben beide wetenschappers nieuwe, innovatieve technieken ontwikkeld die het onder meer mogelijk hebben gemaakt nauwkeurige, kwantitatieve metingen uit te voeren van duizenden eiwitten tegelijk. Een methode die is uitgegroeid tot een standaard in het onderzoeksveld.

Hoewel de twee biochemici de afgelopen decennia grotendeels hun eigen pad hebben bewandeld, hebben ze veel aan elkaars werk gehad. Bovendien delen ze een gezamenlijk doel: de samenwerkingsverbanden tussen alle 5 tot 10 miljard eiwitten in een cel in kaart brengen.

Toepasbaarheid in de geneeskunde
Het werk van Aebersold en Mann is niet alleen belangrijk voor onze fundamentele kennis over levende systemen, ook heeft het tot diverse medische toepassingen geleid. Zo kunnen we nu bijvoorbeeld vroegtijdig bepaalde ziektes signaleren, zoals leverziekte. Als mensen deze ziekte aan het ontwikkelen zijn veranderen de hoeveelheden eiwitten in hun bloed. Door dit vroegtijdig op te sporen, kunnen ze hun leefstijl veranderen en voorkomen dat ze ziek worden. Een andere belangrijke medische toepassing is Manns onderzoek naar allergische reacties van de huid op medicijnen. Door de aangetaste huidcellen van patiënten te bestuderen achterhaalde hij de oorzaak en legde hiermee de basis voor een behandeling. Momenteel analyseert hij de verschillen in de interacties tussen eiwitten in kankercellen en normale cellen binnen één patiënt. Een aanpak die in de nabije toekomst kan leiden tot gepersonaliseerde tumorbehandelingen.

Belangrijke mijlpalen door de jaren heen
Aebersold realiseerde zich als een van de eersten dat om biologische processen te doorgronden we niet de genen, maar de eiwitten moeten bestuderen; de daadwerkelijke werkpaarden in onze cellen. Daarbij was hij een belangrijke pleitbezorger van grootschalig eiwitonderzoek. Zo benadrukte hij dat een eiwit nooit alleen opereert, maar altijd onderdeel is van een groter netwerk.

Om te begrijpen hoe eiwitten samenwerken, moet je echter eerst weten welke eiwitten in de cel aanwezig zijn. Een van de belangrijkste technieken waarmee dit onderzocht kan worden is massaspectometrie. Dit meet de massa’s van eiwitfragmenten. Met deze informatie kun je uitpluizen met welk eiwit je te maken hebt. Mann ontwikkelde als eerste een algoritme waarmee deze puzzel kon worden gelegd. Dankzij dit algoritme zijn veel belangrijke eiwitten ontdekt. Daarbij heeft Mann een cruciale bijdrage geleverd aan de analyse van eiwitten in levende systemen. Dit deed hij samen met zijn promotor én inspiratiebron John Fenn, die hiervoor in 2002 de Nobelprijs voor scheikunde ontving.

Ook Aebersold leverde binnen de massaspectrometrie een aantal essentiële technische bijdragen. Zo maakte hij massaspectrometrie geschikt om heel gericht en nauwkeurig de eiwitsamenstelling van verschillende cellen met elkaar te vergelijken. Hierdoor kan in kaart worden gebracht welke processen verstoord zijn in een cel bij ziekte.  Om deze methode optimaal toe te kunnen passen, ontwikkelde Mann een massaspectrometer speciaal voor deze techniek. Door hun krachten te bundelen, hebben ze een methode ontwikkeld die tegenwoordig vrijwel iedereen in het onderzoeksgebied gebruikt.

Meer lezen over het werk van Aebersold & Mann? Klik hier.