Onder elke dertig mensen (zeg maar een klas vol) is er één die een gen bezit dat de aanleiding voor taaislijmziekte kan zijn. Meestal merkt zo’n drager daar niets van. Pas als het afwijkende gen aanwezig is in zowel het genetisch materiaal dat hij of zij van de moederszijde meekreeg, als dat van de vader, doen zich de ziekteverschijnselen voor. In Nederland komt cystic fibrose (CF) voor bij 1 op de 4.750 pasgeboren baby’s.
De kleur van chemie
Dit artikel is afkomstig uit het hoofdstuk ‘Gelukkige genen’ uit de VU-uitgave ‘De kleur van chemie’, een bundeling van informatieve brochures voor havo/vwo scholieren.
Taaislijmziekte is een goede naam voor deze lastige en levensbedreigende ziekte. Oppervlaktecellen die water moeten afscheiden, zoals in de zweetklieren en de slijmklieren in darm en longen, doen dat bij CF niet. Vooral in de longen geeft dat ernstige problemen. Het slijmlaagje dat verontreinigingen moet afvoeren, bevat te weinig water, wordt daardoor te taai en kan ongewenste stoffen en bacteriën niet goed afvoeren. Die blijven dan achter en de bacteriën vermenigvuldigen zich. Ontstekingen en blijvende beschadigingen zijn het gevolg.
Hoe het taaie slijm ontstaat werd pas in 1980 ontdekt. Daarna volgen de ontwikkelingen elkaar in snel tempo op. In 1989 konden medewerkers van universiteiten in Michigan en Toronto melden dat ze wisten welk gen verantwoordelijk is voor CF: een gen op chromosoom nummer 7.
Wat is er fout aan het CF-gen?
Zoals alle genen is het CF-gen een stukje van een DNA-molecuul. Op het eerste gezicht lijkt het DNA-molecuul op een draad, maar bij verder inzoomen is de bekende wenteltrap waarneembaar. Elke trede van die moleculaire trap bestaat uit twee goed in elkaar passende onderdelen. Het zijn de moleculen adenosine, thymine, guanine en cytosine, met de eerste letter van hun naam afgekort tot A, T, G en C.
De treden van de lange DNA-wenteltrap bestaan alleen uit AT, TA, GC en CG-combinaties – basenparen genoemd. Als de cel informatie van het lange DNA-molecuul nodig heeft, wordt de wenteltrap in de lengte opengeritst, precies tussen de A en T en tussen de C en G. Elke helft draagt nu een rij loshangende A, T, G of C moleculen. De volgorde waarin deze vier moleculen voorkomen bevat de informatie, net als de volgorde van de letters in een woord de betekenis aan dat woord geeft.
vu
Waar taal uit woorden van verschillende grootte bestaat, bevat de DNA-taal alleen maar drie-letter-woorden. Zoals AAT, GCT, enzovoort. De levende cel herkent die woorden (codons genoemd), ook al staan er geen spaties tussen zoals in gewone taal.
Het komt er op aan om precies het begin van een zin te herkennen en dan steeds drie letters af te tellen. Elk woord of codon bevat de opdracht aan de cel om een bepaald aminozuur in een eiwit in te bouwen.
Het gen dat betrokken is bij het ontstaan van de taaislijmziekte is een stuk DNA van een kwart miljoen basenparen. De fout die de ziekte veroorzaakt, is het ontbreken van precies drie van die kwart miljoen letters. Precies één woordje DNA, één codon. Daardoor mist het eiwit van het CF-gen één aminozuur.
Het ene ontbrekende aminozuur heeft een desastreus effect op het eiwit waarvan het onderdeel zou moeten uitmaken. Dat eiwit fungeert namelijk als ionenpomp in de celwand van oppervlaktecellen. De pomp transporteert negatieve chloride-ionen naar buiten. Daar vormen ze met andere ionen (meestal natriumionen) een zoutlaagje, dat op zijn beurt (via een osmotisch proces) water aantrekt. Wat begint met een paar chloride ionen resulteert zo in het noodzakelijke waterige slijmlaagje op de huid van bijvoorbeeld luchtpijp en bronchiën. Behalve dan voor mensen die CF hebben, want omdat bij hen één heel klein onderdeel ontbreekt, werkt de ionenpomp niet naar behoren en is het slijmlaagje veel te taai.
Misschien een therapie
Voor taaislijmziekte bestaan nog geen geneesmiddelen. Duizenden onderzoekers werken hard aan behandelingsmethoden, waarbij gentherapie één van de opties is. De bedoeling is daarbij om op één of andere manier goede (DNA)-bouwtekeningen (genen) voor de ionenpomp binnen te smokkelen in de oppervlaktecellen van CF-patiënten.
Een lastig probleem daarbij is dat cellen zeer bedreven zijn in het vernietigen van vreemd DNA. Toch zijn er al wel successen te melden. Daarbij wordt een stukje gen met daarop de goede DNA bouwtekening van de ionenpomp verpakt in een tamelijk onschuldig virus. Virussen laten hun erfelijke informatie tegelijk met het DNA van de gastheercel aflezen en uitvoeren. Zit daar dan een stukje ionenpomp-DNA bij, dan leidt dat hopelijk tot de aanmaak van een goed functionerend pompeiwit.
Bij verkennend onderzoek liet men enkele CF-patiënten een spray inademen met daarin een virus met het juiste pompeiwit-DNA . Het longslijm werd daarna opvallend minder taai. Vermoedelijk zijn er dus oppervlaktecellen die de binnengesmokkelde DNA-bouwtekening hebben afgelezen en uitgevoerd voordat ze het virus konden vernietigden. Grootschalig onderzoek moet nu de effectiviteit van deze behandeling verder aantonen.