Biomimetisch supplement: wat is het en wat kan het (nog niet)?
Een biomimetisch supplement is een voedingssupplement waarvan de werkzame stof niet uit een plant, dier of mineraal wordt gehaald, maar in een fabriek wordt nagemaakt zodat hij moleculair identiek is aan een stof die je lichaam al kent. Het woord "biomimetisch" betekent letterlijk "het leven nabootsend": de stof imiteert iets wat al in de natuur of in je eigen cellen voorkomt, alleen wordt hij niet meer geoogst of gewonnen, maar met behulp van gemanipuleerde micro-organismen of chemische synthese geproduceerd.
Een vergelijking maakt het concreet. Stel je hebt een huissleutel verloren die door een gespecialiseerde smid met de hand was gesmeed uit een zeldzame legering. Een slotenmaker kan tegenwoordig met een scanner de exacte vorm van die sleutel meten en er met een 3D-printer een identieke kopie van maken, zonder de originele smid nodig te hebben. Zo werkt het ook bij sommige supplementen: in plaats van een stof te winnen uit granaatappels, moedermelk of haaienlever, laat men gekweekte gist- of bacteriecellen exact diezelfde molecuul produceren. Het eindresultaat is chemisch niet te onderscheiden van het origineel, maar wel schaalbaar, zuiverder en vaak goedkoper te maken.
Wat is het precies?
De ontwikkeling van een biomimetisch supplement volgt meestal een vast stramien. Eerst identificeren onderzoekers een molecuul dat een rol speelt in een biologisch proces waar mensen baat bij zouden hebben, bijvoorbeeld een stofje dat celreiniging aanjaagt of dat van nature in moedermelk zit.
Vervolgens ontdekken ze vaak een probleem: het lichaam maakt te weinig van die stof aan naarmate je ouder wordt, of niet iedereen kan de stof zelf aanmaken uit voeding. Bij urolithine A bijvoorbeeld zet slechts een deel van de mensen de stof ellaginezuur (uit granaatappel en walnoten) via darmbacteriën om in voldoende hoeveelheden urolithine A.
Om dat gat te dichten, zetten wetenschappers precisiefermentatie in: micro-organismen zoals gist of de bacterie E. coli worden genetisch aangepast zodat ze, gevoed met suikers in een fermentatietank, de gewenste molecuul produceren als bijproduct van hun stofwisseling. Dit is dezelfde technologie waarmee al decennia insuline voor diabetespatiënten wordt gemaakt.
Na de fermentatie wordt de stof gezuiverd tot een poeder of vloeistof met een vaste, controleerbare samenstelling. Dat is een belangrijk verschil met traditionele plantenextracten, waarvan de sterkte kan variëren per oogst. Het eindproduct wordt daarna verwerkt in een capsule, poeder of, bij babyvoeding, in melkpoeder.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste belofte is dat je het lichaam iets geeft wat het al "herkent", in plaats van een vreemde stof. Omdat de molecuul identiek is aan wat het lichaam zelf aanmaakt of via voeding binnenkrijgt, hoeft er in theorie minder te worden uitgezocht over veiligheid en werking dan bij een compleet nieuwe chemische verbinding.
Een tweede doel is het compenseren van een natuurlijk tekort. Met het ouder worden nemen bepaalde lichaamsprocessen af, zoals de aanmaak van NAD+ (een molecuul dat cellen nodig hebben om energie te produceren) of autofagie (het proces waarmee cellen beschadigde onderdelen opruimen). Biomimetische supplementen proberen die dalende productie aan te vullen.
Een derde drijfveer is duurzaamheid en toegankelijkheid. Stoffen die vroeger alleen in kleine hoeveelheden uit zeldzame bronnen te halen waren, zoals squaleen uit haaienlever, kunnen nu via fermentatie in grote hoeveelheden en zonder dierlijke oorsprong worden gemaakt. Dat maakt de productie zowel schaalbaarder als, in sommige gevallen, diervriendelijker.
Voorbeelden uit de praktijk
Enkele projecten laten zien hoe uiteenlopend dit veld al is:
- Urolithine A (Mitopure) — Onderzoekers rond Johan Auwerx aan de EPFL in Lausanne (Zwitserland) beschreven vanaf ongeveer 2016 hoe deze postbiotische stof (een stofje dat door darmbacteriën wordt gemaakt) mitofagie aanjaagt, het opruimen van beschadigde mitochondriën, de energiefabriekjes van de cel. Het bedrijf Amazentis, opgericht door onderzoekers uit die groep, bracht een gefermenteerde, gezuiverde versie op de markt onder de naam Mitopure. Een humane studie verscheen in 2019 in Nature Metabolism, gevolgd door een studie naar spierkracht bij ouderen in JAMA Network Open in 2022.
- Human milk oligosaccharides (HMO's) in babyvoeding — Suikerstructuren zoals 2'-fucosyllactose komen van nature voor in moedermelk en voeden de darmflora van de baby. Bedrijven als het Duitse Jennewein Biotechnologie (later onderdeel van Chr. Hansen en vervolgens DSM-Firmenich) en het Deense Glycom (overgenomen door DSM) maken deze suikers na via fermentatie met aangepaste gist- of bacteriestammen. Sinds ongeveer 2016 worden ze in de Verenigde Staten en de Europese Unie toegevoegd aan flesvoeding om die dichter bij moedermelk te brengen.
- NAD+-precursoren (NR en NMN) — Nicotinamideriboside (verkocht als Niagen door het Amerikaanse ChromaDex) en nicotinamidemononucleotide worden onderzocht als manier om de leeftijdsgebonden daling van NAD+ tegen te gaan. Onderzoeker Charles Brenner (University of Iowa) beschreef de biologische route waarlangs NR wordt omgezet in NAD+; het werk van David Sinclair aan Harvard bracht NMN bij een breder publiek onder de aandacht.
- Spermidine — Deze van nature in cellen voorkomende polyamine neemt met de leeftijd af. Onderzoek van Frank Madeo aan de Universiteit van Graz (Oostenrijk) bouwt voort op het werk naar autofagie waarvoor Yoshinori Ohsumi in 2016 de Nobelprijs kreeg, en onderzoekt of aanvullen van spermidine dat opruimproces op gang houdt.
- Fermentatief squalaan — Bedrijven als het Amerikaanse Amyris produceren squalaan, een stof die van nature in huidolie en in haaienlever voorkomt, tegenwoordig via fermentatie van suikerriet in plaats van via de visserij op diepzeehaaien.
Hoe ver is de techniek?
De volwassenheid van biomimetische supplementen loopt sterk uiteen per toepassing. HMO's in babyvoeding zijn het verst: ze zijn goedgekeurd door zowel de Amerikaanse voedsel- en warenautoriteit FDA als de Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA) en worden al jaren op grote schaal in flesvoeding verwerkt.
Urolithine A is als supplement te koop, maar de wetenschappelijke onderbouwing bestaat vooralsnog uit relatief kleine studies van enkele tientallen tot ruim honderd deelnemers, gericht op tussentijdse uitkomsten zoals spierkracht op korte termijn. Grote langetermijnstudies naar bijvoorbeeld levensduur of het voorkomen van ziekte ontbreken nog.
Bij NMN speelt bovendien een regelgevingskwestie: omdat de stof eerder als onderzoeksgeneesmiddel was aangemeld, oordeelde de FDA in 2022 dat NMN in de Verenigde Staten niet meer als voedingssupplement mag worden verkocht. Buiten de VS is de juridische status per land verschillend, wat laat zien dat de regelgeving nog niet is uitgekristalliseerd voor dit soort stoffen.
Over de hele linie geldt: de onderliggende productietechnologie, precisiefermentatie, is de afgelopen tien jaar snel goedkoper en preciezer geworden, wat steeds meer van dit soort "natuur-identieke" stoffen betaalbaar maakt. De klinische bewijslast voor gezondheidseffecten bij mensen loopt daar echter niet altijd even snel in mee.
Wie werken eraan?
Zwitserland speelt een opvallende rol via Amazentis en de EPFL in Lausanne. In de Verenigde Staten zijn ChromaDex en de onderzoeksgroepen van Charles Brenner (University of Iowa) en David Sinclair (Harvard Medical School) toonaangevend op het gebied van NAD+-precursoren. Oostenrijk levert met Frank Madeo aan de Universiteit van Graz belangrijk fundamenteel onderzoek naar spermidine en autofagie.
Op het gebied van babyvoeding zijn het Duitse Jennewein Biotechnologie, het Deense Glycom en het Zwitsers-Nederlandse DSM-Firmenich de grote industriële spelers, terwijl voedingsmiddelenconcerns als Nestlé Health Science deze grondstoffen inkopen en verwerken. Breder in de precisiefermentatie-industrie, die de productietechnologie voor veel van deze stoffen levert, zijn Amerikaanse biotechbedrijven als Amyris en Ginkgo Bioworks actief. Toezicht en toelating verlopen via instanties als de Amerikaanse FDA en de Europese EFSA.