In de VS ontwikkelde Geert-Jan Boons zich in een kwart eeuw tot internationaal expert op het gebied van glycanen, complexe koolhydraten. In Utrecht wil hij die fundamentele chemiekennis helpen vertalen in antwoorden op grote biologische vragen.

Zijn promotieonderzoek in Leiden, naar een vaccin tegen meningokokken, bracht bio-organisch chemicus Geert-Jan Boons (55) in aanraking met glycanen. Het werd de start van een internationale loopbaan in met name fundamenteel onderzoek naar de complexe koolhydraatchemie achter die alomtegenwoordige oligosacharidedelen van glycoproteïnen, glyco­lipides en proteoglycanen. Sinds enige tijd is Boons terug in Nederland. Wat hem betreft groeit het onderzoek naar de rol van glycanen in biomedische vraagstukken hier uit tot mainstream.

 

Je bent al bijna twee jaar hoogleraar aan de Universiteit Utrecht. Waarom zit je nu in je oude kantoor in Georgia in de VS?

‘Ik had de laatste twintig jaar steeds een groep van meer dan vijfentwintig mensen. Het is niet realistisch om zo’n grote groep helemaal ineens mee te brengen. De overstap gaat een jaar of vier duren. Verscheidene promovendi die al ver in hun traject waren, ronden hier in Athens hun werk af. De laatste tijd komen veel studenten uit Utrecht hier via hun stage ervaring opdoen, die ze mee terug nemen. Om alles in goede banen te leiden, vlieg ik een keer of zes per jaar de oceaan over. Het is niet ideaal, maar de wetenschap is zo ongelooflijk competitief dat we wel gelijktijdig in Utrecht moeten opstarten, terwijl we hier afbouwen. Dat is een uitdaging.’

 

Het is ook een risico. In de VS zien de National Institutes of Health het strategische belang van glycoscience en steken daar veel geld in. En jij gaat naar Utrecht?

‘Ja. Het Complex Carbohydrate Research Center is als gespecialiseerde instelling voor mij een heel goede plek geweest om de fundamenten van de glycoscience verder te ontwikkelen. Maar om creativiteit te behouden, moet je om de zoveel tijd weer eens iets nieuws doen.

 

‘Glycanen synthetiseren is specialistisch handwerk’

Ik denk dat we de glycoscience inmiddels zo ver hebben ontwikkeld dat we meer in de richting van translatie kunnen. Dat verwacht ik beter te kunnen realiseren als afdelingshoofd in Utrecht, met zijn Uni­versitair Medisch Centrum, farmaceutische wetenschappen, diergeneeskunde, goede systeembiologie en centrale ligging ten opzichte van veel onderzoeksgroepen met relevante chemische en biologische expertise om mee samen te werken.’

 

Zie je in Nederland een goede toekomst voor de biomedische vertaling van de glycoscience?

‘Ik denk dat Nederland veel heeft om internationaal de leiding te nemen op dit gebied. Er is een grote bereidheid om onderling samen te werken. Ook tussen top­instituten. Dat zie je in de VS minder. Het wetenschappelijk onderwijs in Nederland is bijzonder goed. Aan kundige studenten en aio’s zal het niet ontbreken. Daarbij kan continentaal Europa momenteel goede internationale wetenschappers naar zich toe halen, nu in het Verenigd Koninkrijk en zeker in de VS het politieke klimaat ten opzichte van buitenlanders in een paar jaar tijd sterk is veranderd. Ik heb al een paar talentvolle Chinese onderzoekers naar Utrecht kunnen halen. Een aantal jaren geleden zouden die enkel naar Amerika hebben gekeken. Nu met dat gedoe met de visa, kijken ze verder. Begrijpelijk, want het klimaat is ook echt veranderd. Dat voel ik zelf ook, terwijl ik toch twintig jaar in de VS heb gewoond.’

 

Gouden kansen voor de Nederlandse wetenschap dus?

‘Mijn grootste zorg betreft het klimaat voor fundamenteel wetenschappelijk onderzoek in Nederland. Natuurlijk zijn translationeel onderzoek en de toepassing van verworven kennis belangrijk en kan het bedrijfsleven daar best aan meebetalen. Maar mijn werk van de laatste twintig jaar is voor ongeveer 75 % gefinancierd door de Amerikaanse overheid. Want ondanks hun zeer kapitalistische inslag, snappen Amerikanen dat wetenschap een langetermijninvestering is. Daar moet de Nederlandse overheid echt van leren. Van een vakgebied als dat van mij gaan de benefits for society echt wel komen. Glycanen spelen in alle biologische en ziekteprocessen een rol. Maar om in zo’n veld een leidende rol te spelen, moet Nederland wel snel met dat miljard van Feringa over de brug komen. Anders bloedt de fundamentele kennisontwikkeling hier dood.’

 

Je noemt de cruciale rol van glycanen in biologische processen. Waarom horen wij veel over nucleïnezuren en eiwitten, maar nog weinig over glycanen?

‘Omdat we eerst de technologie moesten ontwikkelen om glycanen op een systematische manier te kunnen bestuderen. Mijn vakgenoten en ik hebben daar de afgelopen twintig jaar hard aan gewerkt. Tot dusver is complexe glycanen en glycoconjugaten synthetiseren en karakteriseren specialistisch handwerk. Maar twintig jaar geleden waren we al blij we een synthetisch disacharide konden maken. Nu hebben we alle tweehonderdvijftig enzymen in kaart die een rol spelen bij de vorming en afbraak van glycanen en kunnen we glycanen van zo’n dertig monosacharide-eenheden synthetiseren.

 

‘De benefits for society komen er echt wel’

Ik verwacht nog dit jaar een publicatie van mijn groep over de eerste geautomatiseerde enzymatische synthese van complexe glycanen. We leggen momenteel de laatste hand aan een complete toolbox waarmee veel meer onderzoekers de rollen van glycanen bij al die grote biologische vragen kunnen gaan uitzoeken. Reken maar dat we hier de komende jaren snel meer over te weten gaan komen.’

 

Staan we na genomics en proteomics aan de vooravond van glycomics?

‘Ik zie het niet als verschillende vakgebieden. Om eiwitten te maken, heb je genetica nodig en om te snappen hoe ze werken, moet je kennis hebben van de glycosylering. Het grijpt allemaal in elkaar, zowel in het onderzoek als in de biologische systemen die we onderzoeken. De meeste eiwitten in levende cellen zijn glycoproteïnen. De oligosacharides zijn net zo belangrijk voor de structuur en de werking als het eiwitdeel.

 

Jij werkt al sinds je promotieonderzoek aan glycanen. Genomics en proteomics raakten eerder in stroomversnellingen. Heb je nooit overwogen je focus daarheen te verleggen?

‘Ik had de mazzel om te promoveren bij hoogleraar Jacques van Boom, die na zijn baanbrekende werk aan de synthese van nucleïnezuren juist een nieuwe uitdaging had gevonden in de glycanen. De nucleïnezuren waren toen al wel zo’n beetje rijp voor het biologisch onderzoek. Het werk bij Van Boom deed mij inzien dat die ontwikkeling voor glycanen nog helemaal moest beginnen en dat daar voor een chemicus nog heel veel fundamenteel werk in te doen was. De complexe koolhydraten met hun variatie aan bouwstenen, vertakkingen, rotatie en stereochemie zouden nog lang vrijwel exclusief het terrein blijven van chemici.’

 

Glycoscience lijkt voor de biologie inderdaad wat hoog gegrepen. Zelfs de cel bedient zich van op het oog nogal omslachtige routes om koolhydraten aan eiwitketens te bouwen. Snap je als chemicus waarom?

‘Ik zie het als een complexe moleculaire taal. Bepaalde enzymen plaatsen oligosacharides aan eiwitten, als label. Andere eiwitten lezen die. Vervolgens passen andere enzymen de boodschap waar nodig aan. Wij beginnen nu een aardig beeld te krijgen van de letters en hoe daar woorden uit ontstaan. We kunnen het zelfs nabootsen. Cellen manipuleren met die synthetische woorden gaat ons veel leren over de verdere taalregels. Daarna krijgen we zicht op de betekenissen. Dat zal helpen allerlei levens- en ziekteprocessen beter te begrijpen.’

 

Enkele jaren geleden werkte je mee aan de ontwikkeling van een vaccin tegen kankerspecifieke korte polysacharideketens aan een oppervlakte-eiwit van tumorcellen. In een muismodel gaf dat vaccin een krachtige immuunrespons. Hoe staat het er nu mee?

‘Om dat verder te brengen, zijn we een bedrijf gestart, dat de afgelopen tijd alle safety tests heeft gedaan om tot een eerste fase klinische studie te komen. Dat ziet er nu goed uit, maar de daarvoor benodigde processen verlopen langzamer dan ik me vooraf had voorgesteld. Gelukkig is het bedrijf in goede handen bij iemand die weet hoe je een medicijn naar de markt moet brengen. Dat is echt heel anders dan een onderzoeksgroep runnen. Als medeoprichter ben ik er nog als wetenschappelijk adviseur bij betrokken.’

 

Op welke terreinen die we nu nog helemaal niet met glycanen associëren, gaan die moleculen de komende jaren voor verrassingen zorgen?

‘De meest verrassende ontwikkelingen zouden zich weleens kunnen voordoen in de neurowetenschappen. We beginnen te ontdekken dat glycanen en glycosylering belangrijke rollen spelen in de hersenontwikkeling. Maar ook bij de ontwikkeling van neurodegeneratieve ziektes zoals alzheimer.

 

Een voor Nederland potentieel bijzonder interessant terrein lijkt mij de smart foods, voeding verrijkt met bepaalde koolhydraten, zoals melk verrijkt met humane oligosacharides. Dat kan gaan van functional foods tot farma.’

 

Wat wil jij voor je pensioen in elk geval nog bereiken?

‘Ik wil meehelpen om het glycanenonderzoek verder mainstream te maken. Dat wetenschappers uit de voeten kunnen met een uitgebreide technologische toolkit, zodat koolhydraatchemie niet langer ‘moeilijk’ is. Velen moeten die tools kunnen inzetten om de grote biologische vragen te beantwoorden. Als syntheticus wil ik nog minimaal één compleet glycoproteïne bouwen.’

 

Beknopt cv Geert-Jan Boons

2015-heden: hoogleraar chemical biology and drug discovery, Universiteit Utrecht

1998-2015: hoogleraar biochemical sciences, University of Georgia, VS

1997-1998: hoogleraar bioorganic chemistry, University of Birmingham, VK

1993-1997: docent bioorganic chemistry, University of Birmingham, VK

1992-1993: postdoc University of Cambridge, VK

1991-1992: postdoc University of London, VK

1991: promotie synthetische koolhydraatchemie, Universiteit Leiden