Heparaansulfaat: het onzichtbare suikernetwerk dat cellen bestuurt

Bijgewerkt: 18 september 2026 · 7 min leestijd

Elke cel in je lichaam is aan de buitenkant bedekt met een dun, mosachtig laagje van suikerketens. Een van de belangrijkste bouwstenen daarvan heet heparaansulfaat. Het is geen eiwit en geen stukje DNA, maar een lange, vertakte keten van suikermoleculen die als een soort klittenband aan de buitenkant van cellen en in het weefsel daartussen zit. Aan dat klittenband blijven allerlei andere moleculen plakken: groeifactoren die cellen vertellen wanneer ze moeten delen, signaalstoffen die ontstekingen aansturen, maar ook virussen en bacteriën die op zoek zijn naar een ingang.

Heparaansulfaat staat de laatste jaren in de belangstelling omdat onderzoekers steeds beter begrijpen hoe krachtig dit suikernetwerk is, en omdat ze het willen leren namaken en aansturen. Wie de suikercode van een cel kan lezen en beïnvloeden, krijgt in principe een nieuwe manier in handen om ziektes te bestrijden: van virussen die de deur binnendringen via heparaansulfaat, tot kankercellen die het gebruiken om uit te zaaien. Dat maakt het een onderwerp dat past bij toekomsttechnologie, ook al is het zelf een heel oud onderdeel van vrijwel elk levend wezen.

Wat is het precies?

Heparaansulfaat behoort tot een familie moleculen die glycosaminoglycanen (GAG's) heet: lange, onvertakte ketens die zijn opgebouwd uit steeds herhalende paartjes suikermoleculen. Bij heparaansulfaat bestaat zo'n paar meestal uit een suikerzuur (glucuronzuur of iduronzuur) en een stikstofhoudende suiker (N-acetylglucosamine). Achter elkaar geregen ontstaat een keten die soms wel honderden suikereenheden lang is.

Het bijzondere zit in de details: op verschillende plekken langs de keten worden zwavelgroepen (sulfaatgroepen) aangebracht. Waar die precies zitten, verschilt van cel tot cel en zelfs van moment tot moment. Dat sulfateringspatroon werkt als een soort barcode: bepaalde stukken van de keten passen precies bij bepaalde eiwitten, zoals een sleutel bij een slot. Zo kan dezelfde suikerketen op de ene plek een groeifactor vasthouden en op een andere plek juist een virusdeeltje aantrekken.

Heparaansulfaat zit meestal niet los, maar vastgeplakt aan een eiwit dat als anker in het celmembraan steekt, bijvoorbeeld eiwitten met de naam syndecaan of glypicaan. Samen vormen suiker en eiwit een zogeheten proteoglycaan. Die proteoglycanen steken als kleine, harige antennes uit de cel en vormen samen de glycocalyx: de suikerlaag die vrijwel elke cel in het lichaam omhult, van bloedvatwanden tot hersencellen.

Een nauwe verwant van heparaansulfaat is heparine, bekend als bloedverdunner in ziekenhuizen. Heparine is een extra sterk gesulfateerde variant die wordt gemaakt door mestcellen (een type afweercel) en van oudsher wordt gewonnen uit de darmwand van varkens. De verwantschap tussen heparine en heparaansulfaat is de reden dat veel kennis over het ene molecuul ook het andere raakt.

Wat wil men ermee bereiken?

Onderzoekers hebben verschillende, deels heel praktische redenen om zich met heparaansulfaat bezig te houden.

Ten eerste willen ze de suikercode leren lezen en namaken, om celgedrag preciezer te sturen. Als je weet welk sulfateringspatroon een bepaalde groeifactor vasthoudt, kun je kunstmatige oppervlakken of gels maken die stamcellen precies de juiste signalen geven. Dat is interessant voor regeneratieve geneeskunde: het kweken van weefsel of het genezen van wonden en beschadigd orgaanweefsel.

Ten tweede is heparaansulfaat een populaire achterdeur voor ziekteverwekkers. Herpesvirussen, sommige griepstammen en ook het coronavirus maken gebruik van heparaansulfaat om zich aan een cel vast te hechten voordat ze naar binnen gaan. Als je die aanhechting kunt blokkeren, met bijvoorbeeld een namaakstukje heparaansulfaat dat als lokaas dient, zou dat in theorie een nieuwe soort antiviraal middel kunnen opleveren.

Ten derde speelt het enzym heparanase een rol, dat heparaansulfaat juist afbreekt. Bij kanker gebruiken tumorcellen dit enzym om de omliggende weefselbarrière open te knippen en uit te zaaien. Heparanase remmen is daarom een strategie waarmee farmaceutisch onderzoek al langere tijd experimenteert.

Tot slot is er een heel praktisch motief: de wereldwijde productie van het medicijn heparine hangt grotendeels af van varkensdarmen, vooral uit China. Die afhankelijkheid van dierlijk materiaal maakt de toeleveringsketen kwetsbaar voor besmetting, dierziektes en tekorten. Een volledig synthetische of biotechnologisch gemaakte versie van heparine en heparaansulfaat zou die kwetsbaarheid kunnen wegnemen.

Voorbeelden uit de praktijk

Een aantal concrete ontwikkelingen laat zien hoe dit onderzoek zich vertaalt naar de praktijk.

De heparinecrisis van 2008. Verontreinigde partijen heparine uit China, waarin een goedkope namaakstof (oversulfated chondroitin sulfate) was bijgemengd, veroorzaakten in de Verenigde Staten ernstige allergische reacties en sterfgevallen. Deze crisis zette de kwetsbaarheid van dierlijk gewonnen heparine scherp op de kaart en gaf een directe impuls aan onderzoek naar synthetische alternatieven.

Chemo-enzymatische synthese van heparine. De onderzoeksgroep van Jian Liu aan de University of North Carolina publiceerde begin jaren 2010 een methode om heparine met behulp van enzymen stap voor stap in het laboratorium op te bouwen, in plaats van het uit dierlijk weefsel te halen. Dit werk geldt als een van de belangrijkste bewijzen dat een dier-vrije route voor dit medicijn haalbaar is, al is het nog niet de wereldwijde standaardproductiemethode geworden.

Heparaansulfaat en het coronavirus. Tijdens de coronapandemie lieten onderzoeksgroepen, waaronder die van glycobioloog Jeffrey Esko in San Diego, zien dat het spike-eiwit van SARS-CoV-2 zich eerst aan heparaansulfaat op de celwand hecht voordat het de bekende ACE2-receptor gebruikt om de cel binnen te dringen. Deze ontdekking voedde de interesse in heparine en heparaansulfaat-achtige stoffen als mogelijke aanvullende behandeling, naast het al langer bekende gebruik van heparine om bloedstolsels bij ernstig zieke coronapatiënten te voorkomen.

Heparanase-remmers tegen kanker. Verschillende experimentele medicijnen die het enzym heparanase blokkeren, zijn de afgelopen jaren getest bij patiënten met onder meer alvleesklierkanker en multipel myeloom. De resultaten tot nu toe zijn wisselend en geen van deze middelen is op dit moment breed goedgekeurd; het onderzoek bevindt zich nog in een vroege tot middenfase van klinische trials.

Nederlands onderzoek naar weefselherstel. Aan de Radboud Universiteit in Nijmegen doet de groep van bioloog Toin van Kuppevelt al langer onderzoek naar kunstmatige varianten van heparaansulfaat die specifiek bepaalde groeifactoren kunnen vasthouden. Dat werk wordt gebruikt om materialen te ontwikkelen die het lichaam moeten helpen bij het herstellen van beschadigd weefsel, zoals bloedvaten.

Hoe ver is de techniek?

De basisbiologie van heparaansulfaat is relatief goed in kaart gebracht: wetenschappers weten sinds decennia dat het bestaat, waar het zit en met welke soorten eiwitten het in grote lijnen een relatie aangaat. Wat nog altijd niet is gelukt, is het volledig ontcijferen van de sulfateringscode zelf. Omdat sulfaatgroepen op zoveel verschillende plekken langs de keten kunnen zitten, is het aantal mogelijke combinaties enorm, mogelijk zelfs groter dan de variatie die je in DNA- of eiwitvolgordes tegenkomt. Dit vakgebied, glycomics genoemd, loopt daardoor nog altijd achter bij de genetica en eiwitkunde qua volledigheid van kennis.

Op het gebied van synthetische heparine bestaan inmiddels laboratoriumroutes die werken, maar de omschakeling naar grootschalige, betaalbare productie zonder dierlijke grondstoffen verloopt langzaam. Regelgevers moeten namelijk garanderen dat een synthetisch product precies hetzelfde werkt als het van oudsher gebruikte, dier-afkomstige medicijn, wat uitgebreide vergelijkende studies vereist.

Antivirale toepassingen van heparaansulfaat-achtige stoffen zijn vooralsnog vooral aangetoond in laboratoriumproeven en diermodellen; grootschalig bewijs bij mensen ontbreekt nog. Heparanase-remmers tegen kanker zitten al langer in klinische trials, maar zonder brede doorbraak tot nu toe. Kortom: de wetenschappelijke basis groeit gestaag, maar concrete goedgekeurde producten die specifiek op heparaansulfaat inspelen, zijn nog schaars. Dit is een gebied waarin de vertaalslag van laboratorium naar kliniek duidelijk meer tijd kost dan de eerste veelbelovende resultaten deden vermoeden.

Wie werken eraan?

Het onderzoek is sterk academisch gedreven en verspreid over de wereld. In de Verenigde Staten geldt de groep van Jeffrey Esko aan de University of California, San Diego, als een van de meest toonaangevende op het gebied van de basisbiologie van heparaansulfaat, terwijl Jian Liu aan de University of North Carolina at Chapel Hill bekendstaat om het werk aan synthetische heparineproductie. Ook het Massachusetts Institute of Technology heeft onderzoeksgroepen die zich met de analyse en toepassing van deze suikerketens bezighouden.

In Nederland is de Radboud Universiteit in Nijmegen, met de groep van Toin van Kuppevelt, een bekend centrum voor onderzoek naar heparaansulfaat-mimetica voor regeneratieve geneeskunde. Daarnaast zijn diverse Europese glycowetenschap-netwerken en universitaire onderzoeksgroepen betrokken bij het in kaart brengen van suikerstructuren, vaak met steun van Europese onderzoeksprogramma's.

Op het gebied van medicijnontwikkeling zijn het vooral kleinere, gespecialiseerde biotechbedrijven die met heparanase-remmers en synthetische heparine experimenteren, naast enkele grotere farmaceutische en biotechnologiebedrijven die zich bezighouden met heparineproductie. Veel van dit werk bevindt zich nog in de fase van klinisch onderzoek, waardoor de lijst van betrokken partijen sterk kan verschuiven naarmate middelen slagen of juist stranden in trials.