Stel je voor: Je doet je bachelorstage en de onderzoeksresultaten zijn dermate belovend dat deze worden gepubliceerd? Esmée de Graaf is het gelukt! Voor haar bachelorstage aan de Hogeschool Leiden heeft zij onderzoek gedaan naar medicinale orchideeën. Haar resultaten zijn beschreven in Frontiers in Pharmacology.

Esmée is zeer geïnteresseerd in de medicinale werking van planten: “Al honderden jaren worden diverse plantensoorten gebruikt tegen verschillende kwalen. Hierbij kun je denken aan hoofdpijn, buikpijn, maar ook meer specifieke ziekteverschijnselen. Deze kunnen worden veroorzaakt door bacteriële infecties. In het vierde jaar van mijn studie contacteerde ik Professor Barbara Gravendeel voor een onderzoeksstage. Barbara is botanicus aan het Naturalis Biodiversity Center en doet onderzoek naar de evolutie en ontwikkeling van planten in een ecologische context. Toen ik een stage aangeboden kreeg over de medicinale werking van orchideeën was ik meteen verkocht!”

Traditionele medicijnen

De onderzochte orchideeën komen van nature voor in Indonesië, het thuisland van Esmée’s begeleider, Dr. Richa Kusuma Wati. Door diep in de literatuur te duiken vond het team een groot aantal soorten met mogelijk een antimicrobiële werking. Esmée: “In boeken en journals vonden we verschillende medicinale werkingen van een aantal orchideeën. We hebben voor ons onderzoek soorten gebruikt waarvan bekend was dat deze gebruikt werden in traditionele praktijken, of dit nou wel of niet wetenschappelijk bewezen was. Een voorwaarde was dat de soorten een complete binomiale naam hadden zodat we de data konden gebruiken.”

Voor een selectie van kandidaten heeft Esmée een fylogenetische stamboom gemaakt. Hiermee kan worden bepaald hoe een groep organismen is ontstaan uit een andere groep.Hiervoor heeft zij het DNA geïsoleerd en gesequenced (red. aflezen van de genetische code) van planten uit de Hortus Botanicus Leiden en de Bogor Botanic Gardens. “Aan deze stamboom koppelden we vervolgens de medicinale werkingen van de orchideeën, zodat duidelijk werd welke clades (organismen die alle afstammen van een bepaalde gemeenschappelijke voorouder, plus die voorouder zelf, red.) het meest waarschijnlijk medicinale eigenschappen hebben. Het is namelijk de verwachting dat deze eigenschappen verwant zijn aan soorten, in plaats van dat ze verspreid zijn over de hele orchideeënfamilie.”

Blaadjes knippen uit oude collecties

Voor het DNA onderzoek maakten de onderzoekers onder andere gebruik van specimens uit het herbarium van Naturalis Biodiversity Ceter en Herbarium Bogoriense. “Normaal mogen er geen delen worden gehaald van type specimens, omdat deze soorten worden gebruikt om nieuwe soorten te beschrijven. In ons geval mochten wij gelukkig kleine delen van de preparaten wegknippen. Wij mochten zelfs gebruik maken van een specimen dat 194 jaar geleden is verzameld! In de collectie vonden we zelfs nieuwe soorten. Deze moeten nog worden beschreven in de toekomst.”

De onderzoeksgroep vindt het belangrijk dat onderzoek aan herbariummateriaal vaker wordt toegestaan. Esmée: “Wij lieten zien hoe belangrijk deze collecties kunnen zijn voor het identificeren van nieuwe soorten, maar daarnaast dus ook voor meer toegepaste technieken zoals het linken van de medicinale eigenschappen.”

Esmée ontdekte dat de bladeren van de orchideeën meer antimicrobiële stoffen produceren dan de zogenaamde pseudobulbs. Esmée: “Pseudobulbs worden door orchideeën gebruikt om energie in op te slaan of als waterreservoirs. In literatuur lazen wij vaak dat pseudobulbs een sterkere werking hadden dan de bladeren – wij vonden het tegenovergestelde. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat de werkzame stoffen in de pseudobulbs meer verdund zijn door de relatieve hoge hoeveelheid water vergeleken met de bladeren. Het zou zeer interessant zijn om de antimicrobiële stoffen te isoleren en verder te testen.”

Daarnaast ontdekte het onderzoeksteam dat orchideeën die vrij in de natuur stonden meer antimicrobiële activiteit hadden dan planten die binnen stonden. Dit kan worden veroorzaakt door een reactie tegen blootstelling aan UV-straling en herbivoren.

Natuurbehoud

Het is belangrijk om orchideeënsoorten te blijven onderzoeken. Esmée: “Veel tropische orchideeën zijn met uitsterven bedreigd door illegale woudkap. Het is daarom erg belangrijk dat deze uitvoerig worden beschreven, onderzocht en gekweekt in botanische tuinen. In Bogor Botanical Gardens op Java worden de door ons onderzochte soorten gekweekt. Zo kunnen we ervoor zorgen dat, wanneer de soort in het wild uitsterft, we nog steeds veel relevante informatie kunnen verkrijgen.”

Nagels en Plantenstoffen

Momenteel rondt Esmée haar Master Biologie aan de Universiteit Leiden af met een stage bij Fytagoras: “Ik onderzoek het effect van extracten van medicinale planten op kalknagels. Kalknagels ontstaan door een schimmelinfectie. Voor de behandeling van schimmelnagels willen we een zo optimaal mogelijke combinatie maken van een product dat zowel de nagel kan penetreren als de schimmel kan doden.”

Er zijn veel producten te koop op de cosmetische markt, maar het team verwacht dat vele hiervan de nagel niet kunnen penetreren. “Ik onderzoek of de extracten en de natuurlijke producten de nagel kunnen doordringen (onder andere door te testen of ze de nagel kunnen laten opzwellen), zodat het product bij de schimmel onder de nagel kan komen. Vervolgens kijk ik of de producten dus ook daadwerkelijk goede antimicrobiële werkingen hebben tegen de schimmels.”

Esmée is nog niet klaar met medicinale planten: “Ik vind medicinale planten enorm interessant en ik zou na mijn Master graag verder willen groeien binnen dit onderzoeksveld. De huidige farmaceutische industrie is vaak gebaseerd op chemicaliën met een specifieke werking, maar veel plantensoorten zijn nog niet beschreven of onderzocht voor medicinale werkingen. Het lijkt mij goed als daar meer naar wordt gekeken.”

Literatuur:

Wati, R. K., Graaf, E. D., Bogarin, D., Heijungs, R., Vugt, R. V., Smets, E. F., & Gravendeel, B. (2020). Antimicrobial activity of necklace orchids is phylogenetically clustered and can be predicted with a biological response method. Frontiers in Pharmacology, 11, 2175.

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2020.586345/full