Alfa-lactalbumine: het moedermelkeiwit dat baby's voedt en misschien ooit kanker bestrijdt
Alfa-lactalbumine is een eiwit dat van nature voorkomt in melk, en wel in bijzonder grote hoeveelheden in moedermelk. Vergelijk het met een bouwsteen uit een heel specifieke bouwdoos: koemelk en moedermelk bevatten allebei tientallen verschillende eiwitten, maar de verhoudingen verschillen sterk. Alfa-lactalbumine is in moedermelk een van de hoofdrolspelers, terwijl het in koemelk een bijrol speelt. Voor babyvoedingfabrikanten is dat een belangrijk gegeven: hoe dichter kunstvoeding qua eiwitsamenstelling bij moedermelk komt, hoe beter dat aansluit bij wat een babylichaam gewend is te verteren.
Wat het verhaal van dit eiwit extra interessant maakt, is een tweede, heel ander toepassingsgebied. Onderzoekers in Zweden ontdekten in de jaren negentig min of meer bij toeval dat een bepaalde vorm van alfa-lactalbumine, in combinatie met een vetzuur, tumorcellen in het laboratorium kon doden terwijl gezonde cellen ongemoeid bleven. Sindsdien wordt onderzocht of hetzelfde eiwit dat baby's voedt, ook kan worden ingezet tegen kanker. Dat traject staat nog in de kinderschoenen, maar het is een mooi voorbeeld van hoe een gewoon voedingsmolecuul een tweede leven kan krijgen in de geneeskunde.
Wat is het precies?
Melkeiwitten vallen grofweg in twee groepen uiteen: caseïne, dat in de maag klontert tot een soort wrongel, en wei-eiwitten, die vloeibaar blijven en sneller worden opgenomen. Alfa-lactalbumine is een wei-eiwit: een relatief klein molecuul van ongeveer 123 aminozuren, opgebouwd als een compacte, gevouwen keten. Het bindt een calciumion in zijn structuur en lijkt qua vorm sterk op lysozym, een bekend antibacterieel eiwit dat ook in traanvocht en speeksel voorkomt. Die gelijkenis is geen toeval: beide eiwitten stammen evolutionair van dezelfde voorouder af.
In de melkklier van een zoogdier heeft alfa-lactalbumine een heel specifieke taak. Samen met een enzym genaamd bèta-1,4-galactosyltransferase vormt het het zogeheten lactosesynthase-complex. Dat complex zet twee suikerbouwstenen om in lactose, de melksuiker die de energiebron vormt voor een zuigeling. Zonder alfa-lactalbumine kan dat enzym zijn werk niet goed doen; het eiwit fungeert als een soort helper die de juiste chemische reactie mogelijk maakt.
Een tweede eigenschap die relevant is voor toepassingen: alfa-lactalbumine bevat relatief veel van het aminozuur tryptofaan, de bouwsteen waaruit het lichaam serotonine en later melatonine maakt, stoffen die een rol spelen bij stemming en slaap. Dat maakt het eiwit ook interessant voor voedingssupplementen buiten de babyvoeding om, al is het bewijs voor concrete effecten op slaap of stemming bij gezonde volwassenen beperkt en wisselend van kwaliteit.
Wat wil men ermee bereiken?
In de zuigelingenvoeding is het doel vrij concreet: kunstvoeding maken die qua eiwitsamenstelling zo dicht mogelijk bij moedermelk komt. Koemelk, de basis van de meeste kunstvoeding, bevat relatief veel bèta-lactoglobuline, een wei-eiwit dat in moedermelk helemaal niet voorkomt en dat te boek staat als een van de eiwitten die het vaakst allergische reacties bij baby's veroorzaakt. Door wei-eiwitfracties te verrijken met alfa-lactalbumine en tegelijk het aandeel bèta-lactoglobuline te verlagen, hopen fabrikanten formules te maken die lichter verteerbaar zijn en met een lagere totale eiwitbelasting toch voldoende voedingswaarde bieden.
Op het gebied van kankeronderzoek is de ambitie fundamenteel anders: een molecuul dat van nature in moedermelk zit, ombouwen tot een geneesmiddel dat selectief tumorcellen opruimt. De aantrekkingskracht van dat idee zit in de schijnbare selectiviteit: in laboratoriumproeven bleek de actieve vorm van het eiwit vooral cellen aan te vallen die al ontregeld zijn, en gezonde cellen grotendeels te sparen. Als dat mechanisme zich laat vertalen naar de mens, zou dat een behandeling opleveren met minder bijwerkingen dan klassieke chemotherapie. Dat is vooralsnog een belofte, geen vaststaand feit.
Voorbeelden uit de praktijk
Het bekendste voorbeeld is HAMLET, een letterwoord voor Human Alpha-lactalbumin Made Lethal to Tumor cells. Onderzoekers aan de Universiteit van Lund in Zweden, onder wie Catharina Svanborg, ontdekten begin jaren negentig dat menselijke moedermelk in de kweekschaal bacteriën kon doden op een manier die niet volledig te verklaren was door bekende antibacteriële stoffen. Verder onderzoek liet zien dat het actieve bestanddeel een complex was van gedeeltelijk ontvouwen alfa-lactalbumine en oleïnezuur, een veelvoorkomend onverzadigd vetzuur. Datzelfde complex bleek in laboratoriumproeven ook tumorcellen te kunnen doden.
Uit dat onderzoek kwam een recombinante, in het laboratorium gemaakte variant voort die alpha1H wordt genoemd. Deze is getest bij patiënten met blaaskanker: het complex werd via een katheter rechtstreeks in de blaas gebracht, waarna onderzoekers tumorcellen in de urine terugvonden als teken dat het middel kankercellen had aangetast. Er zijn ook kleinschalige studies gepubliceerd naar het gebruik van alpha1H bij huidwratten (papillomen) die worden veroorzaakt door het humaan papillomavirus, waarbij lokale toediening op de huid tot het verdwijnen van laesies leek te leiden.
De klinische ontwikkeling van alpha1H wordt inmiddels voortgezet door Hamlet Pharma AB, een Zweeds biotechbedrijf dat is voortgekomen uit het Lundse onderzoek en dat op een Scandinavische groeibeurs is genoteerd.
Aan de voedingskant is een concreet voorbeeld de productlijn Lacprodan van het Deense bedrijf Arla Foods Ingredients, dat wei-eiwitconcentraten levert die specifiek zijn verrijkt met alfa-lactalbumine voor gebruik door babyvoedingfabrikanten wereldwijd. Verschillende grote zuigelingenvoedingmerken gebruiken dit soort verrijkte wei-ingrediënten al langere tijd in hun formules, met als verkoopargument een samenstelling die dichter bij moedermelk ligt.
Hoe ver is de techniek?
De twee toepassingen staan op heel verschillende punten in hun ontwikkeling. Alfa-lactalbumine-verrijkte kunstvoeding is een gevestigde, commercieel beschikbare technologie: de fractioneringsprocessen om wei-eiwitten te scheiden en te verrijken zijn industrieel volwassen, en producten op basis hiervan liggen al jaren in de winkel. De belangrijkste discussie hier gaat niet over of het kan, maar over de precieze gezondheidswinst ten opzichte van standaardformules, en die winst is in klinische studies vaak bescheiden en niet altijd eenduidig aangetoond.
HAMLET en alpha1H bevinden zich daarentegen nog in een vroege onderzoeksfase. Ondanks dat het fenomeen al sinds de jaren negentig bekend is, is er nog geen goedgekeurd geneesmiddel op de markt. De uitgevoerde klinische studies waren doorgaans klein van opzet en gericht op het aantonen van veiligheid en een eerste signaal van werkzaamheid, niet op het overtuigend bewijzen van een behandeleffect in grote patiëntengroepen. Een belangrijk obstakel is bovendien dat het precieze werkingsmechanisme, ondanks decennia van onderzoek, nog altijd niet volledig is opgehelderd: waarom de vetzuur-eiwitcombinatie tumorcellen wel en gezonde cellen niet aantast, is deels nog een open vraag. Daarnaast is het reproduceerbaar en op grote schaal produceren van de juiste, actieve vouwingstoestand van het eiwitcomplex technisch lastiger dan bij een gewoon chemisch geneesmiddel. Voor een klein biotechbedrijf is het financieren van de grote, dure klinische trials die nodig zijn voor registratie als geneesmiddel bovendien een aanzienlijke opgave.
Wie werken eraan?
Het fundamentele onderzoek naar HAMLET is historisch sterk verbonden met de Universiteit van Lund in Zweden, waar de ontdekking is gedaan en waar nog altijd gerelateerd onderzoek plaatsvindt. De klinische ontwikkeling van de geneesmiddelkandidaat wordt voortgezet door het spin-offbedrijf Hamlet Pharma AB, eveneens in Zweden gevestigd.
Op het gebied van babyvoeding zijn de belangrijkste spelers grote zuivel- en ingrediëntenbedrijven die wei-eiwitten fractioneren en verwerken, waaronder Arla Foods Ingredients uit Denemarken. Ook grote babyvoedingproducenten zoals Danone/Nutricia en FrieslandCampina investeren in onderzoek naar eiwitsamenstellingen die dichter bij moedermelk liggen, net als diverse universitaire onderzoeksgroepen op het gebied van voedingswetenschap en zuivelchemie in onder meer Scandinavië, Nederland en Nieuw-Zeeland.