Je leest:

Nieuw bezorgvoertuigje voor gentherapie in de maak

Nieuw bezorgvoertuigje voor gentherapie in de maak

Auteur: | 28 augustus 2014

Wetenschappers van de Wageningen Universiteit, TU Eindhoven, Universiteit Leiden en Radboudumc Nijmegen hebben een kunstmatig virus gemaakt dat in staat is om DNA heel precies in te pakken. Het virus kan in de toekomst gebruikt worden voor het toedienen van gentherapie aan zieke cellen.

In 2006 ging de Nobelprijs voor de Geneeskunde naar de Amerikanen Andrew Fire en Graig Mello voor de ontdekking van siRNA, kleine stukjes RNA die de expressie van genen beïnvloeden. De afgelopen jaren zijn deze stukjes RNA een hot topic. Want door selectief genen aan of juist uit te schakelen, hopen wetenschappers allerlei ziekten te kunnen behandelen. Als er maar een manier wordt gevonden om zulke stukjes RNA in de cellen te brengen. Want dat is volgens Renko de Vries, fysisch chemicus aan de Wageningen Universiteit, op dit moment het grootste probleem.

Gentherapie is het inbrengen van genetisch materiaal in zieke cellen. Dit kan door extra genen toe te voegen of door genen aan of uit te schakelen met behulp van kleine stukjes RNA (siRNA).

Synthetische oplossingen

“Veel onderzoekers gebruiken verzwakte virussen omdat die van nature in staat zijn om genetisch materiaal in cellen te brengen”, vertelt hij. “Daar wordt zelfs al klinisch onderzoek, onderzoek bij menselijke patiënten, mee gedaan. Maar de meeste van die proeven blijven steken in de laatste fase omdat het risico op bijwerkingen toch te groot blijkt. Er treden bijvoorbeeld sterke afweerreacties op omdat het lichaam het onschadelijke gemaakte virus toch nog herkent.”

Er wordt inmiddels gezocht naar alternatieve bezorgvoertuigjes, maar dat is nog niet zo makkelijk. De Vries: “Synthetische oplossingen maken vaak gebruik van de lading van moleculen. DNA, RNA en eiwit zijn negatief geladen en kunnen dus worden ingepakt door moleculen die positief geladen zijn zoals bijvoorbeeld lipiden of polymeren. Dan ontstaat een klontje dat in staat is om te fuseren met de celmembraan, omdat deze weer negatief geladen is. Maar de effectiviteit van de overdracht van DNA, RNA en eiwitten komt met deze methode niet in de buurt van de effectiviteit van natuurlijke virussen."

Simpele viruseiwitten

De Vries denkt dat het grootste probleem van synthetische voertuigjes is dat het geen precisiewapens zijn. Ze zijn niet in staat om na te doen wat virussen ook doen. Daarom besloten hij en zijn collega’s het over een andere boeg te gooien. “In Eindhoven heeft mijn collega Paul van der Schoot geprobeerd te ontrafelen hoe een virus in elkaar zit. Dat beginnen we nu een heel klein beetje te begrijpen, maar alleen voor de simpelste virussen zoals het tabaksmozaïekvirus. Wij hebben dit model gebruikt om de allersimpelste viruseiwitten mee te ontwerpen.”

Structuur van een kunstmatig viruseiwit. Het rode blok kan binden aan DNA, RNA of eiwit. Het paarse blok is geïnspireerd op natuurlijke zijde en bedoeld om eiwitten aan elkaar te laten plakken. Het groene blok is geïnspireerd op natuurlijk collageen en schermt het virusdeeltje af van zijn omgeving.

Zo’n kunstmatig viruseiwit bestaat uit drie belangrijke stukken: een stuk dat bindt aan het DNA, RNA of eiwit, een stuk dat de verschillende eiwitten aan elkaar laat plakken en een stuk dat het virusdeeltje afschermt van zijn omgeving. Deze kunstmatige viruseiwitten liet De Vries produceren door gistcellen, omdat je er dan heel makkelijk heel veel van kan maken.

Ontsnappingsmogelijkheid

Vervolgens mengde hij de eiwitten in een reageerbuisje met stukjes DNA. Dan vormen de viruseiwitten spontaan een beschermend laagje om het DNA-molecuul. De Vries legt uit hoe dat werkt. “Het eerste viruseiwit bindt aan het DNA, het tweede bindt aan het eerste eiwit, het derde aan het tweede eiwit enzovoorts. Zo wordt het DNA ingepakt op de manier zoals dat ook gebeurt bij natuurlijke virussen.”

De vorming van een kunstmatig virus, gezien door een atoom tastmicroscoop. Het steeds groter wordende lichtgevende sliertje is het virus. Uiteindelijk is het virus ongeveer 300 nanometer lang (plaatje helemaal rechts).

Dit ingepakte DNA probeerden de onderzoekers te laten opnemen door menselijke cellen. Maar dat was nog niet zo’n succes. De Vries: “Het ingepakte DNA wordt opgeslokt door de cellen en komt terecht in een soort blaasjes die gedoemd zijn om vernietigd te worden. Blijkbaar vertrouwt de cel het toch niet helemaal. Maar het voordeel van dit systeem is dat het heel precies werkt en dat we het dus ook heel precies beter kunnen maken. In de blaasjes wordt de pH langzaam steeds zuurder. Veel natuurlijke virussen hebben een schakelaar die bij lage pH-waarden omgaat. Viruseiwitten maken dan de membraan van de blaasjes kapot waardoor de virussen kunnen ontsnappen.”

Door deze ontsnappingsmogelijkheid ook na te bouwen, hopen De Vries en zijn collega’s in de toekomst een bezorgvoertuigje te maken dat net zo efficiënt werkt als verzwakte natuurlijke virussen, maar dat verder geen bijwerkingen heeft.

Bron:

Armando Hernandez-Garcia e.a. Design and self-assembly of simple coat proteins for artificial viruses Nature Nanotechnology, 24 augustus 2014 (online), doi: 10.1038/NNANO.2014.169

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 augustus 2014

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.