De laboratoria van de onderzoeksgroep organische chemie bevinden zich op de bovenste verdieping van gebouw G, aan de voor- en achterkant van het gebouw. “Zo hebben we daglicht op de plek waar we de meeste uren doorbrengen”, vertelt diensthoofd professor Steven Ballet. “Ons onderwijslabo hebben we pal tussen twee onderzoekslabo’s geïnstalleerd. Een bewuste keuze, naar de onderwijsvisie van de VUB: ‘Onderwijs gedreven vanuit onderzoek’. We hopen dat ons enthousiasme de studenten zal aansteken.”
Binnenkijken in de vernieuwde VUB-labo's? Kom op 23 september 2025 naar de academische opening.
In 2023 ruilde de onderzoeksgroep Organische Chemie de negende verdieping van gebouw G in voor de tiende verdieping. Van vijftig jaar oude laboratoria ging het naar nieuwe, state-of-the-art infrastructuur. Het panoramisch zicht op de Brusselse landmarks blijft verbluffen, vindt labmanager Jolien De Neve. “De eerste sneeuw, een regenboog, de zon die door de wolken priemt: het is zalig om op je werkplek dat contact met de buitenwereld te voelen. Door de glazen wanden stroomt het daglicht binnen tot in de kantoren in het midden van het gebouw. Een mens kan slechter zitten.”
“In essentie zijn we bouwers, maar dan op heel kleine schaal”
De natuurelementen zorgen af en toe voor een leuk intermezzo, maar daarna verschuift de focus snel terug naar het onderzoekswerk. De kernvraag in de onderzoeksgroep Organische Chemie: kunnen we het maken?
Steven Ballet: “In essentie zijn we bouwers, maar dan op heel kleine schaal: we bedenken, ontwerpen en bouwen moleculen die in de natuur niet bestaan en waar je bijzondere dingen mee kunt doen, onder andere in de geneeskunde. We maken die nieuwe moleculen, maar we testen ze niet zelf. Daarvoor werken we samen met een waaier van experten, gaande van moleculair biologen tot artsen. Zij evalueren of die moleculen wel degelijk de bedoelde biologische activiteit hebben.”
In de bouwdoos van de onderzoeksgroep zitten 12.000 bouwstenen. Dat is een verdubbeling van het aantal in het vorige laboratorium. Hoe meer bouwstenen en hoe fijner ze zijn, hoe creatiever de mogelijke toepassingen. Het laboratorium zelf is opgesplitst in ‘natte’ labo’s en ‘droge’ labo’s. In een nat lab worden de nieuwe moleculen gemaakt. Een droog lab is een analytisch lab, waar de structuur van bestaande moleculen wordt bevestigd of uitgekiend. Daar komt duur materiaal aan te pas, zoals NMR en een massaspectrometer.
“Met peptiden maken we gels die medicatie constant en over een langere periode afgeven”
Het kunststofinterieur van een auto, cosmetica, kleurstoffen in voeding, het LED-scherm van een telefoon, bestrijdingsmiddelen in de landbouw,… een wereld zonder organische chemie is ondenkbaar. Aan de VUB gebeurt er veel onderzoek naar medische toepassingen. Steven Ballet werkt daarvoor vaak met peptiden. Net als eiwitten bestaan peptiden uit een keten van aminozuren, maar ze zijn veel kleiner dan eiwitten - hun keten van aminozuren is korter. Daardoor kunnen zowel gemakkelijker gemaakt als aangepast worden.
Steven Ballet: “We hebben peptiden gecreëerd die zachte biomaterialen vormen, een soort van gels. Daarin kan een medicament verwerkt worden. Als dergelijke gels subcutaan geïnjecteerd worden, wordt de medicatie op een constante manier en over een langere periode afgegeven, in plaats van in één piek. Controlled release, heet dat. Voor sommige chronische aandoeningen is dat belangrijk. Zo wordt gecontroleerde afgifte vandaag al toegepast bij medicatie tegen diabetes en schizofrenie.”
Voor een andere onderzoekslijn kreeg Steven recent nog de 2023 Evotec Award for Excellence in Molecular Design. Daarvoor ging hij opnieuw aan de slag met peptiden – meer bepaald met helixpeptiden. Met deze peptiden maakte het team zogenaamde toolmoleculen. Dat zijn geen geneesmiddelen, maar hulpmiddelen om de zoektocht naar nieuwe geneesmiddelen te versnellen.
“Dankzij onze toolmoleculen kan je sneller grote aantallen kandidaat-geneesmiddelen uittesten”
Steven Ballet: “Veel geneesmiddelen binden op receptoren. Dat zijn specifieke eiwitten die op het membraan van cellen zitten. Het geneesmiddel is de sleutel, de receptor het slot. Past de sleutel in het slot, dan geeft de receptor een signaal door aan de cel, wat finaal tot het therapeutisch effect zal leiden. Normaal zijn receptoren heel beweeglijk en moeilijk te bestuderen. Onze helix-peptiden zijn imitaties van eiwitten die de receptoren tijdelijk in een actieve vorm ‘bevriezen’. Dat maakt het makkelijker om snel grote aantallen kandidaat-geneesmiddelen uit te testen. Ons onderzoek focust vooral op G proteïne-gekoppelde receptoren of GPCR’s. Die spelen een belangrijke rol bij een hele reeks vaak voorkomende aandoeningen, zoals astma, hoge bloeddruk, de Ziekte van Parkinson en depressie.”
Ook labmanager Jolien De Neve deed onderzoek naar GPCR’s. In haar doctoraat lag de focus op pijntherapie en opioïde receptoren.
Jolien De Neve: “Opioïden zoals morfine, oxycodon en fentanyl zijn efficiënte pijnstillers, maar ze hebben ook ongewenste bijwerkingen. Verslaving is een gekend neveneffect, constipatie ook. Maar het grootste risico – en dat weten veel mensen misschien niet – is een fenomeen dat ademhalingsdepressie heet. Mensen die verslaafd zijn, hebben steeds meer van het middel nodig om hetzelfde effect te ervaren. Als de dosis te hoog wordt, valt de ademhaling gewoon stil.”
Jolien vergeleek twee nieuwe peptiden uit het lab met morfine en een analoog product dat vandaag op de markt is. Zij kon aantonen dat de nieuwe middelen niet voor ademhalingsproblemen zorgen. Stond de farmaceutische industrie te springen om een nieuwe pijnstiller met minder nevenwerkingen op de markt te brengen?
Jolien De Neve: “Dat valt tegen. Morfine werkt namelijk prima, als het op de juiste manier en medisch gecontroleerd gebruikt wordt. Overdosissen zijn vooral een probleem bij illegaal gebruik. Er is dus maar een beperkte incentive om geld in een alternatief te steken.”
“We onderzoeken de signaalmoleculen waarmee bacteriën hun ziekteverwekkend vermogen reguleren”
Het onderzoekswerk van Steven en Jolien zit op de wip tussen fundamentele research en mogelijke toepassingen. Bij Ulrich ‘Uli’ Hennecke – die in 2018 Duitsland voor België inruilde – helt de balans meer in de richting van fundamenteel onderzoek door. Hij is vooral bezig met de productiekant en de zoektocht naar methodes om organische moleculen te synthetiseren. Hoewel ook dat misschien ooit tot verrassende medische toepassingen zou kunnen leiden. Wat dacht je van een alternatief voor antibiotica, als nieuw wapen in de strijd tegen resistentie?
Ulrich Hennecke: “Bacteriën reguleren hun pathogeniciteit, hun ziekteverwekkend vermogen, door signaalmoleculen uit te scheiden. Dat heet quorum sensing. Via die signaalmoleculen communiceren de bacteriën met elkaar en coördineren ze hun gedrag. Zolang ze met weinig zijn, voelen ze zich niet sterk en verstoppen ze zich. Dat verandert wanneer ze een bepaalde drempel overschrijden. Dan worden ze agressief. Ze maken dan schadelijke toxines aan en vormen biofilms die de resistentie tegen antibiotica verhogen. Ze slagen er ook in om samen naar een infectieplaats te migreren en ontsnappen makkelijker aan het immuunsysteem. Allemaal dankzij die communicatie via signaalmoleculen.”
Ulrich zoekt uit hoe deze signaalmoleculen chemisch in elkaar zitten, in de hoop ooit een molecule te creëren dat dit communicatiesysteem kan verstoren en de bacteriën minder agressief maakt.
Ulrich Hennecke: “Dat is wel nog toekomstmuziek. De uitdaging zal zijn om moleculen te creëren die de signaalmoleculen verstoren zonder al te veel neveneffecten en schade aan de patiënt. Klassieke medicatie vindt een receptor op het celmembraan, bindt daarop en gaat daarna weer weg. Onze moleculen zouden zich vasthechten en blijven hangen. Dan moet je heel zeker zijn dat je alleen het juiste doel raakt, en geen andere cellen.”
Steven Ballet: “Dat is altijd een uitdaging als je moleculen bouwt. Je moet niet alleen in staat zijn om ze te maken, maar ze mogen ook niet toxisch zijn in een biologische omgeving, ze moeten de gewenste levensduur hebben, ze moeten een tijdelijk effect hebben en dan langzaam weer verdwijnen. Het wenslijstje is lang, maar zelfs 12.000 bouwstenen zijn niet genoeg om alles te maken wat we zouden willen.”
Binnenkijken in het labo van VUB-wetenschappers?
Kom op 23 september 2025 naar de academische opening en ontdek de vernieuwde VUB-labo's
Op 23 september opent de VUB niet alleen het nieuwe academiejaar maar ook de deuren van haar labo’s. Ontdek live aan welke technologische innovaties en wetenschappelijke uitvindingen VUB-wetenschappers werken en binnenkort ‘hot news’ zijn in de media.