Je leest:

Bloedstollende ontwikkelingen in gentherapie

Bloedstollende ontwikkelingen in gentherapie

Auteur: | 7 mei 2000

Gentherapie heeft de toekomst, daarvan zijn steeds meer medici doordrongen. Onder andere dr. G.A. Patijn, die in Seattle meewerkte aan experimentele gentherapie tegen leverziekten. Hemofilie genezen door nieuwe genen in te brengen lukte in een muismodel. Ook bij honden was de therapie succesvol. Amerikaanse onderzoekers nemen deze zomer de proef op de som: de mens is aan de beurt.

Muizen. Wie ze in huis heeft, weet hoe vervelend ze kunnen zijn. Ze knagen overal aan, zijn verre van zindelijk en hebben er blijkbaar plezier in om ‘s nachts het begrip ’muisstil’ belachelijk te maken. Om van ze af te komen grijpen veel mensen naar gifkorrels. Erg populair zijn de zogenaamde anti-coagulanten: stoffen die de bloedstolling blokkeren. Niet lang na consumptie van deze stoffen legt de muis door inwendige bloedingen het loodje.

Bij mensen met de erfelijke ziekte hemofilie is iets soortgelijks aan de hand. Bij hen komt dat echter niet doordat ze gif hebben gegeten, maar door een genetisch defect. Hun lichaam, om precies te zijn de lever, is niet in staat om een bepaalde stollingsfactor te maken. Vroeger was de belangrijkste therapie voor deze mensen het voorkòmen van bloedingen. Desondanks stierven ze meestal op jonge leeftijd.

Tegenwoordig krijgen lijders aan hemofilie de stollingsfactor die ze missen enkele keren per week toegediend. De symptomen worden zo redelijk effectief bestreden. Het blijft echter dweilen met de kraan open, want de genetische oorzaak blijft. Niet lang meer, denkt dr. G.A. Patijn. Met gentherapie kunnen hemofilie en allerlei andere erfelijke ziekten wèl bij de bron aangepakt worden, waarschijnlijk al in het eerste decennium van de volgende eeuw. Voor een deel is dat te danken aan muizen.

Patijn, momenteel in opleiding tot chirurg op de afdeling Heelkunde van het LUMC, promoveerde vorige week op onderzoek dat hij in Seattle uitvoerde. Hij leerde de fijne kneepjes van de gentherapie in het laboratorium van dr. M.A. Kay, een vooraanstaand onderzoeker binnen dat vakgebied. De titel van zijn proefschrift geeft helder aan waar hij naar op zoek was: ‘Gene therapy for liver disease’. Met andere woorden: hoe kun je genen in cellen van de lever brengen, zodat ze de functie van defecte genen overnemen?

Patijn maakte voor zijn onderzoek gebruik van muizen, die model stonden voor lijders aan de ziekte hemofilie B. De lever van patiënten met deze ziekte mist door een fout in een gen het vermogen om bloedstollingsfactor IX aan te maken. Met gentherapie probeerden de Leidse promovendus en zijn Amerikaanse collega’s de levers van de muizen aan te zetten tot de productie van menselijk factor IX.

Leverziekten zijn bij uitstek geschikt voor gentherapie, vertelt Patijn. Er bestaan veel genetische leverziekten die net als hemofilie veroorzaakt worden door een defect in één gen. Breng de goede vorm van het gen in voldoende cellen in en de symptomen zullen verdwijnen. Voorgoed, als het gen tenminste op de juiste wijze in het erfelijk materiaal is ingebouwd. Een eenmaal ontwikkelde methode om levercellen van nieuwe genen te voorzien zal dus veel toepassingen vinden.

Genen smokkelen

Het grote probleem bij gentherapie is het transport van de therapeutische genen. Het is niet eenvoudig om een nieuw gen netjes in de celkern van voldoende doelwitcellen te krijgen en te zorgen dat het blijvend afgelezen wordt. Toch gebeurt dat al miljoenen jaren: voor een virus is zoiets een koud kunstje. Bij pogingen tot gentherapie worden daarom meestal virussen ingezet om DNA de doelwitcellen in te smokkelen. Het virale DNA wordt daarbij geheel of gedeeltelijk vervangen door een therapeutisch gen, terwijl de eiwitmantel eromheen gehandhaafd blijft. Het virus kan zich daardoor niet meer vermenigvuldigen.

In de twee jaar dat hij onderzoek verrichtte in Seattle, werkte Patijn met twee typen virussen. De eerste was een retrovirus, ‘geladen’ met het gen dat codeert voor bloedstollingsfactor IX. Patijn: “Retrovirussen zijn op zich heel geschikt voor gentherapie: ze wekken geen afweerreactie op en zorgen dat het nieuwe gen permanent wordt opgenomen in het gastheer-DNA. Er is ook een nadeel: ze kunnen alleen delende cellen infecteren. Het lukt ze namelijk niet om door de membraan die de celkern omgeeft heen te komen. Bij een delende cel is dit wel mogelijk.”

Normale levercellen delen niet en kunnen dus niet door retrovirussen geïnfecteerd worden. Toch lukte het Patijn om de cellen te infecteren, in eerste instantie door bij de proefdieren een groot stuk van de lever weg te halen. De overblijvende levercellen krijgen dan het signaal om zich te gaan delen, tot het orgaan weer zijn oude grootte heeft bereikt. In de korte tijd dat de cellen aan het delen zijn kan het retrovirus toegevoegd worden. De methode bleek effectief. In theorie zouden patiënten ermee kunnen genezen van hemofilie.

Muizen met reuzelevers

Tweederde van de lever weghalen is echter niet iets wat je zomaar doet, zegt Patijn: “Een dergelijke majeure ingreep brengt te grote risico’s met zich mee voor patiënten met erfelijke leverziekten zoals hemofilie. De therapie is dan als het ware erger dan de kwaal. We besloten daarom om het andersom te proberen: kun je cellen eerst laten delen en pas daarna de lever verkleinen? Het grote voordeel van die aanpak is dat je dan helemaal geen schade aan de lever toebrengt. Het lichaam reguleert zelf de leveromvang. Is die te groot, dan zal een aantal cellen zelfmoord plegen, zodat het orgaan weer naar zijn oude omvang terugkeert.”

Levercellen kunnen tot groei en deling aangezet worden door het hormoon hepatocyte growth factor (HGF). In een petrischaaltje lukt dat vrij eenvoudig, maar in proefdieren was het nog niemand gelukt om de lever flink te laten groeien. Patijn: “Regelmatig HGF inspuiten hielp bijna niet. Dat bleek aan de korte levensduur van het hormoon te liggen. We ontworpen daarom een infuussysteem, waarmee de muizen vijf dagen lang voortdurend HGF direct in de poortader – die de lever van bloed voorziet – kregen toegediend. Tegelijkertijd het retrovirus toedienen zorgde dat dertig procent van de levercellen het therapeutische gen kreeg ingebouwd, genoeg voor genezing van een hemofiliepatiënt.”

Door deze truc met HGF werden de levers van de muizen tot bijna 2,5 maal vergroot, zonder nadelige gevolgen voor de dieren. Zodra de toediening van het hormoon gestaakt werd, keerden de muizenlevers geleidelijk naar hun normale formaat terug. Patijn acht dit resultaat niet alleen voor gentherapie van belang: “Misschien is er een rol voor HGF weggelegd in de behandeling van levercirrose en acuut leverfalen. Daar waren al eerder aanwijzingen voor; deze studie ondersteunt dat idee en demonstreert voor het eerst een goed werkende manier van toediening.”

Klinische test start deze zomer

Het tweede type virus waar Patijn mee werkte, was een zogeheten adeno-associated virus (AAV). Het is een relatieve nieuwkomer in het gentherapie-onderzoek. Het gaat om een vrij onopvallend type, dat de mens wel kan infecteren, maar waar nog nooit iemand ziek van is geworden. In de gewijzigde vorm die het laboratorium in Seattle wist te produceren, wekken AAV’s geen immuunrespons op maar kunnen hun erfelijk materiaal permanent in de chromosomen van de ontvangers inbouwen. Een groot voordeel ten opzichte van de retrovirussen is ook, dat ze cellen die niet in deling zijn kunnen infecteren.

Met dit virus werd gentherapie verbazend eenvoudig. Eénmaal één dosis in de poortader van de muizen was genoeg om ze blijvend bloedstollingsfactor IX te laten produceren, in concentraties die menselijke patiënten genezend zouden zijn. Inmiddels heeft een ander onderzoek dit bij honden met hemofilie herhaald. AAV bleek zowel veilig als efficiënt te zijn. Dat maakt de weg vrij voor toepassing op de mens.

Inderdaad zullen de eerste proeven op mensen niet lang meer op zich laten wachten, bevestigt Patijn: “Samen met een andere Amerikaanse onderzoeksgroep zal Mark Kay, mijn vorige baas, deze zomer een klinische trial opstarten met hemofilie B. Ze hopen de patiënten met behulp van AAV te genezen van hun erfelijke ziekte, iets dat nog nooit gedaan is. Overigens mikken ze bij het inbrengen van het factor IX-gen niet op de lever, maar op de spieren. Die horen natuurlijk helemaal geen factor IX te produceren. Het kan echter zonder bezwaren en het maakt de toediening van het gen een stuk eenvoudiger. Vervolgens zal ook de lever aan de beurt komen.”

Voor hemofiliepatiënten ziet Patijn de toekomst zonnig in. Hij durft de stelling aan dat het niet lang meer zal duren voor gentherapie hun vermogen tot bloedstolling zal normaliseren: vijf, hooguit tien jaar. Waarschijnlijk zal een injectie met een flink aantal virusdeeltjes voldoende zijn. Daarna zullen patiënten met andere erfelijke, maar ook niet-erfelijke aandoeningen steeds meer met gentherapie te genezen zijn, verwacht de jonge doctor. Volgens hem is het niet de vraag of, maar wanneer gentherapie gemeengoed zal worden.

Chirurgen en gentherapie

Patijn zelf zal zich voorlopig slechts zijdelings met gentherapie bezighouden, naast zijn opleiding tot chirurg. Waarom zou een chirurg zich eigenlijk druk maken om gentherapie? “Dat is niet zo gek als het klinkt. Om te beginnen is het zo, dat de tijd dat er binnen de heelkunde alleen chirurgisch technisch onderzoek werd verricht, voorbij. Fundamenteel onderzoek is niet zo disciplinegebonden, het is juist meestal een kwestie van samenwerking tussen mensen met verschillende invalshoeken. Daar kan een chirurg heel nuttig bij zijn. Bovendien ben je als chirurg vaardig in de technische omgang met proefdieren: opereren op de millimeter kan niet iedereen.”

“De belangrijkste reden voor chirurgen om betrokken te zijn bij gentherapie-onderzoek is echter het feit dat het in de niet zo verre toekomst zeker een rol zal gaan spelen in de kliniek. Ik denk dat er weinig medische specialismen zijn die niet te maken zullen krijgen met gentherapie. Voor chirurgen zal de therapie een aanvulling kunnen zijn bij de bestaande behandelingen. Tevens kan de chirurg een rol spelen bij het verkrijgen van toegang tot orgaansystemen voor toediening van de virussen.”

Creatief met virussen

Onderzoekers gebruiken virussen om genen van hun keuze in cellen te laten inbouwen. Niet alle virussen zijn daar even geschikt voor. Van belang is onder andere de hoeveelheid DNA die het virus kan vervoeren, de reactie van het immuunsysteem erop, of het virus in staat is om het gen in te bouwen in het gastheer-DNA en het productiegemak van de met therapeutische genen ‘geladen’ virussen. Voor genetische ziekten hebben de zogenaamde adeno-associated virussen momenteel de beste papieren, maar een ideaal virus is er vooralsnog niet. Dat zal waarschijnlijk in de toekomst veranderen, als moleculair biologen er beter in slagen om de eigenschappen van virussen te wijzigen. Door delen van verschillende virussen te combineren en gerichte veranderingen aan te brengen zullen ze virussen op maat maken voor allerlei vormen van gentherapie. Deze ontwikkelingen zijn sterk afhankelijk van basale kennis-toename over de verschillende virussen, celbiologie en de pathogenese van aandoening. Voor het zover is zullen de biologen hun knutselvaardigheden moeten aanscherpen.

Dit artikel is een publicatie van Cicero (LUMC).
© Cicero (LUMC), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 07 mei 2000
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.