Je leest:

Plakken en knippen in spiercellen

Plakken en knippen in spiercellen

De erfelijke spierziekte van Duchenne is niet te genezen en dat zal voorlopig zo blijven. Leidse onderzoekers werken momenteel echter wel aan een methode om de ziekte te veranderen in een mildere aandoening. De klinische toepassing ervan is nog ver weg, maar de eerste resultaten die de groep deze zomer publiceerde zijn bemoedigend.

Bij jongens die de spierziekte van Duchenne blijken te hebben, is het verloop met grote zekerheid te voorspellen. En dat liegt er niet om: hun spieren zijn zwak en zullen achteruit gaan, ze worden steeds hulpbehoevender en zullen op jonge leeftijd overlijden. De oorzaak van de problemen ligt bij het eiwit dystrofine. Dat zit in de omhullende membraan van spiervezels en het houdt die vezels gezond en vormvast. Ontbreekt er een stuk van het eiwit, dan gaan de vezels na verloop van tijd te gronde. Bij Duchenne-patiënten ontbreekt de staart van het eiwit omdat het gen dat codeert voor de bouw ervan een afwijking heeft.

Afgelopen zomer beschreven onderzoekers van het LUMC (afdeling Antropogenetica) en het Amsterdamse AMC (afdeling Neurologie) in het tijdschrift Human Molecular Genetics de eerste stappen van een methode om het dystrofine-gen te corrigeren. ‘Het is nog te vroeg om over een nieuwe behandeling te spreken,’ haast genetisch onderzoeker dr. Judith van Deutekom zich te zeggen. ‘Maar we hopen deze methode verder te ontwikkelen, zodat er in de toekomst patiënten mee geholpen kunnen worden.’ De methode die de onderzoekers gebruiken om het foutieve dystrofine-gen aan de praat te krijgen, doet op het eerste gezicht vreemd aan: ze maken de bestaande afwijking nog wat groter. Genezen zal deze methode de patiënten niet, maar de bedoeling is dat de spierziekte van Duchenne plaats maakt voor een veel minder ernstige aandoening: de spierziekte van Becker.

Gat in het gen

Hoe zit het nu precies? Van Deutekom legt eerst uit, hoe de productie van het eiwit dystrofine bij Duchenne- patiënten spaak loopt. Het dystrofine-gen, een stukje van het DNA, bevindt zich in de kernen van cellen, dus ook in de kernen van spiercellen. Daarin wordt het gen overgeschreven tot boodschapper-RNA, dat ook de code voor het eiwit bevat. Het boodschapper-RNA verlaat de kern. In het celplasma wordt het afgelezen en vertaald: de lange reeks van bouwstenen waaruit het RNA bestaat wordt omgezet in een keten van aminozuren, een eiwit. ‘Bij Duchenne patiënten zit er ergens een gat, oftewel deletie, in het dystrofine-gen,’ vertelt Van Deutekom. ‘Dat gaat mee naar het boodschapper-RNA. Het proces van aflezen en vertalen stokt vervolgens bij dat gat. Het eiwit wordt niet afgemaakt, het staartstuk gaat verloren.’

Dat lijkt een onoplosbaar probleem. Maar in het dystrofine-gen van mensen met de ziekte van Becker zit eveneens een deletie. Toch maken hun spiercellen een veel beter werkend dystrofine. Het eiwit is weliswaar een beetje korter dan normaal, maar er ontbreekt veel minder dan bij de Duchenne-versie. Het verschil is te verklaren door het feit dat steeds drie bouwstenen van het RNA coderen voor één aminozuur. Bij Becker-patiënten omvat de deletie precies een aantal drietallen van RNA-bouwstenen. Na het gat kan daardoor de draad weer worden opgepakt en groeit de aminozuurketen weer aan. Maar bij Duchenne-patiënten telt het gat een aantal bouwstenen dat niet door drie deelbaar is, zodat de drietallen vanaf het gat onzincodes vormen. Vandaar het idee om bij Duchenne-patiënten de afwijking op te rekken zodat hij overgaat in een Becker-afwijking. Hoe willen de onderzoekers dat doen?

Rommel wegknippen

Ze moeten ervoor zorgen dat het boodschapper-RNA in orde is, dat wil zeggen dat het ondanks de deletie van begin tot eind afleesbaar is. Aan het gen zelf kunnen ze niet knutselen. Ze moeten dus ingrijpen in het overschrijven van de code van het gen tot RNA. Dat kan, doordat aan het eigenlijke boodschapper-RNA (of messenger-RNA) een ruwe versie vooraf gaat. Het gen bevat een hoop overbodige stukken die allemaal in dat zogenoemde pre-messenger-RNA terecht komen. Het definitieve boodschapper-RNA ontstaat doordat de ‘rommel’ eruit wordt geknipt. Van Deutekom en collega’s willen nu bij dat knipproces (‘splicing’) een extra stukje RNA, aangrenzend aan een Duchenne-deletie, laten meeknippen (‘skippen’), zodat een Becker-deletie ontstaat. Ze proberen dat voor elkaar te krijgen door het stukje dat ze kwijt willen af te plakken met een klein stukje kunstmatig RNA dat er precies op past, zogenaamd ‘antisense-RNA’. Een afgeplakt stukje wordt bij het knippen behandeld als overbodig stukje. En daarmee zijn ze nu, blijkens de publicatie, een aardig eind op dreef.

Cellen uit muizenspieren

Het dystrofine-gen is groot, en er zijn tientallen verschillende deleties bekend die allemaal de ziekte van Duchenne veroorzaken. Veel daarvan hebben een tegenhanger: een wat grotere deletie die uitmondt in de mildere ziekte van Becker. De onderzoekers pakten de Duchenne-deletie aan die het meest voorkomt en een Becker-tegenhanger heeft, en ze bepaalden welk stukje van het boodschapper-RNA van Duchenne-patiënten zou moeten verdwijnen. Ze kozen geschikt antisense-RNA en voegden dat allereerst toe op een kweek van spiercellen van een muis. Het principe bleek te werken. De celkernen, althans zestig procent ervan, namen het antisense-RNA op, en een deel van het daarna geproduceerde boodschapper-RNA miste precies het bedoelde stukje.

Vervolgens stapten de onderzoekers over op drie kweken van menselijke spiercellen, een kweek van gezonde cellen en twee kweken van Duchenne-cellen (afkomstig van verschillende, anonieme patiënten) met de betrokken deletie. Ook nu nam een groot deel van de celkernen het antisense-RNA op en verscheen boodschapper-RNA in de cellen waaruit het bedoelde stukje ontbrak. Voor de Duchenne-cellen betekende dat, dat de deletie in het boodschapper-RNA was uitgebreid tot een Becker-deletie.

Geslaagd voor vuurproef

Toen kwam de vuurproef: kunnen de zo behandelde Duchenne-cellen nu het eiwit dystrofine maken zoals Becker-cellen, dus in een verkorte versie? “Met een kleuringstechniek konden we laten zien, dat inderdaad dystrofine verscheen,” zegt Van Deutekom tevreden. Spiervezels bestaan uit een aantal versmolten spiercellen en hebben meerdere celkernen. Kennelijk is het voldoende als een deel van die kernen het antisense-RNA oppikt en aangepast boodschapper-RNA maakt, want driekwart van de vezels hadden dystrofine in hun membraan. Dat is natuurlijk bemoedigend. De volgende stap is nu om het antisense-RNA te geven aan muizen met de spierziekte van Duchenne en te kijken of ze daar baat bij hebben en, om preciezer te zijn, of ze veranderen in muizen met de spierziekte van Becker. Zo ja, dan valt er te denken aan klinische proeven.

“Ook andere Duchenne-deleties zou je in principe kunnen aanpakken met geschikt antisense-RNA,” zegt Van Deutekom. “Dat zijn we nu aan het proberen. Het werk dat in de publicatie beschreven is kostte ongeveer een mensjaar. Nu we weten hoe we het moeten aanpakken, gaat het steeds sneller.”

Een alternatief soort gentherapie

De spierziekte van Duchenne is een ernstige erfelijke aandoening die vrij vaak voorkomt, namelijk bij een op de 3500 jongens. Meisjes krijgen deze ziekte niet, maar kunnen wel draagster zijn. “Het is vanwege de ernst en het in verhouding vaak voorkomen een van de eerste ziekten waarvoor men op zoek is naar gentherapie, dus naar een methode om het erfelijk defect te herstellen,” zegt Van Deutekom. Maar de ziekte van Duchenne is nu net een lastige.

Gentherapie wordt nog maar mondjesmaat toegepast, al wordt er hard aan gewerkt. De opzet is: patiënten een goede versie van het foutieve gen geven, zodat hun cellen het eiwit waarvoor dat gen de code draagt kunnen aanmaken. De meest gebruikte methode om zo’n gen in de cellen af te leveren, is om het in te bouwen in een verzwakt virus, dat vervolgens cellen infecteert en daarbij het gen overdraagt.

Het dystrofine-gen, waar het bij Duchenne-patiënten om gaat, is echter buitengewoon groot. Zo groot zelfs, dat het niet in een virus past. Bovendien moet het terecht komen in spiercellen, die vanwege het omhulsel van de spier moeilijk bereikbaar zijn. Op verschillende manieren proberen onderzoekers deze problemen te omzeilen. Aan een van de alternatieven werken Van Deutekom en haar collega’s. Het idee om spiercellen van Duchenne-patiënten een nieuw gen te geven hebben ze losgelaten. Ze gaan uit van het bestaande – en dus kapotte – gen dat de patiënten hebben en proberen dat aan de praat te krijgen met een klein stukje kunstmatig RNA. “Deze vorm van gentherapie heeft voordelen boven het werken met een virus,” zegt Van Deutekom. “De veiligheidsaspecten zijn beter te overzien. En omdat we het eigen gen van de patiënten gebruiken kunnen de cellen het aan- en uitzetten van het gen goed regelen.”

Dit artikel is een publicatie van Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC).
© Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 september 2001

Discussieer mee

0

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

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE