Hersenmolecuul dat verloren gaat met de leeftijd, nu kunstmatig

Moedermelk is superbelangrijk voor baby’s: het zit vol voedingsstoffen, immuunstoffen en andere dingen die ze nodig hebben om te groeien. Eén van die stoffen heet GM3. Die is niet alleen goed voor babyhersenen, maar ook voor de hersenen van volwassenen. Het Portugese bedrijf CarboCode kan GM3 nu in het lab maken. Volgens hun CEO Jorge Santos is het tijd om te kijken of het echt werkt.

Gangliosiden, zoals GM3, zijn vetachtige stoffen die helpen bij de darmen, het afweersysteem en de hersenontwikkeling van baby’s. Tot nu toe is er maar weinig onderzoek gedaan naar hoe ze precies werken. Ze uit het lichaam halen of zelf maken was lastig – tot nu

Een samenwerkingsproject tussen de Universiteit Twente (UT), NIZO Food Research en CarboCode bestudeert de invloed van GM3 op de hersenontwikkeling.

Baanbrekende productie van gangliosiden

GM3 is het meest voorkomende ganglioside in moedermelk, maar in het menselijk lichaam komt het maar in kleine hoeveelheden voor. Het maken of winnen ervan is lastig; voor klinisch onderzoek werd het meestal uit runderhersenen gehaald.

Sinds de oprichting in 2017 werkt CarboCode aan een efficiënt proces om GM3 te produceren. Met technieken zoals precisiefermentatie – waarbij bacteriën worden ingezet om het product te maken – en biokatalyse – het gebruik van natuurlijke stoffen om chemische reacties te laten plaatsvinden – hebben ze kleine batches geproduceerd in hun proeffabriek.

Volgens CEO Jorge Santos kunnen ze nu "uit simpele grondstoffen zoals glucose volledig functionele GM3 maken." Het maken van een batch duurt ongeveer twee weken.

Het opschalen was tot nu toe de grootste uitdaging. Laboratoria konden eerder slechts zo’n 500 gram produceren, net genoeg voor onderzoek. CarboCode wil die limiet doorbreken en mikt op een productiecapaciteit van 100 ton per jaar in 2029.

Inzichtelijke tests

In de NIZO-faciliteiten in Ede kan het bestanddeel worden getest in verschillende menselijke lichaamsprocessen. Het volledige verteringsproces kan worden gesimuleerd, evenals de interactie met de bloed-hersenbarrière. Deze barrière is een zeer selectief membraan dat als een filter fungeert: het laat heilzame stoffen door en beschermt tegen schadelijke stoffen, zoals ziekteverwekkende bacteriën.

“Het mooie is dat we nu kunnen simuleren wat er gebeurt bij inname van GM3”, benadrukt de ceo van CarboCode. Het project, dat gedeeltelijk wordt gefinancierd door het non-profit Biostime Institute, loopt een jaar.

Een andere belangrijke test is hoe GM3 reageert met hersenorganoïden. Dat zijn 3D-celstructuren die lijken op echt hersenweefsel. ‘Zo kun je goed zien hoe een molecuul een cel kan beïnvloeden,” zegt Santos.

J

Jorge Santos

Ceo bij CarboCode

Hij staat aan het hoofd van CarboCode, nadat hij heeft bijgedragen aan de verkoop van Glycom A/S, een bedrijf dat ingrediënten voor moedermelk ontwikkelde.

Teken van een gezond brein

Gangliosiden zijn ook belangrijk voor het volwassen brein. Onderzoek laat zien dat bij ouderen, vooral bij mensen met neurodegeneratieve ziekten zoals Parkinson en Alzheimer, de gangliosideniveaus flink dalen – met zo’n 22% bij Parkinson en 45% bij Alzheimer.

Professor Jay Schneider van de Jefferson University in de VS heeft de rol van gangliosiden bij de ziekte van Parkinson onderzocht. In een experiment vertoonden patiënten die de verbindingen kregen toegediend een tragere progressie van de symptomen.

Het onderzoek lag tijdelijk stil door leveringsproblemen. Maar toen CarboCode het materiaal aan de onderzoekers kon leveren, lieten muismodellen zien dat de resultaten klopten. Dat wijst erop dat de verbinding daadwerkelijk effectief is.

Een partij in het laboratorium vervaardigde gangliosiden - © CarboCode

De markt veroveren

Het team van CarboCode, dat uit 35 medewerkers in Portugal en Duitsland bestaat, heeft al eerder een ingrediënt op de markt gebracht. Een aantal van de huidige medewerkers maakte eerder deel uit van Glycom A/S, een bedrijf dat oligosachariden uit moedermelk ontwikkelde. Dat bedrijf werd verkocht aan de Nederlandse multinational Royal DSM, en het ingrediënt wordt nu gebruikt in de babyvoeding van Nestlé.

Santos is vastbesloten om dit succes met CarboCode opnieuw te evenaren. “Wat de veiligheid van het ingrediënt betreft, heb ik geen twijfel. De grootste uitdaging waar we voor staan, is het opschalen van de productie naar industrieel niveau met behoud van de juiste kwaliteit. Daarom is het bouwen van onze eigen productiefabriek een prioriteit."

De CEO benadrukt dat volledige controle over de productie cruciaal is – en dat kan alleen met een volledig eigen productie-opzet. Voedingsingrediënten, zeker voor babyvoeding, moeten aan strenge kwaliteits- en veiligheidsnormen voldoen. "Zelf het hele proces in de hand hebben helpt daarbij."

Een oplossing voor alle leeftijden

Toxicologische onderzoeken bij ratten lieten positieve resultaten zien. De uitkomsten van stabiliteitsonderzoeken – belangrijk om de kwaliteit en veiligheid van een ingrediënt te checken – worden binnenkort gepubliceerd. Na goedkeuring wil CarboCode GM3 aanvragen voor toelating in de VS, Europa en Australië. Santos hoopt nog dit jaar de Amerikaanse markt te betreden; Europa zal moeten wachten tot 2028.

Het bedrijf begint met de markt voor babyvoeding. Later willen ze ook inspelen op neurodegeneratieve aandoeningen, bijvoorbeeld door voedingssupplementen te ontwikkelen voor mensen met Alzheimer of Parkinson.

"Als we kunnen aantonen dat de inname van GM3 de hoeveelheid gangliosiden in de hersenen verhoogt, opent dat een weg voor het verbeteren van de cognitie – niet alleen bij baby's, maar ook bij ouderen, in de context van Alzheimer, Parkinson en normale cognitieve achteruitgang", zegt Santos. Hij wijst ook op bewijs dat GM3 ontstekingsremmende eigenschappen heeft, wat het interessant maakt bij aandoeningen zoals de ziekte van Crohn.