dit artikel is met toestemming overgenomen uit de Cicero van 28 September 2001 (nummer 15). Cicero is het veertiendaagse nieuwsmagazine van het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC).


Leiden Muscular Dystrophy pages©

Onderzoekers corrigeren een foutief gen

(geplaatst op 28 September 2001)


door Willy van Strien


Genezen kunnen artsen mensen met de erfelijke spierziekte van Duchenne niet. Leidse onderzoekers werken momenteel aan een methode om de ziekte te veranderen in een mildere aandoening. De toepassing ligt nog in de verre toekomst, maar kort geleden zijn de eerste bemoedigende resultaten gepubliceerd. 

Jongens die de spierziekte van Duchenne blijken te hebben, weten wat hun te wachten staat. Hun spieren zijn zwak en zullen achteruit gaan; ze worden steeds hulpbehoevender en zullen op jonge leeftijd overlijden. Oorzaak van de problemen is het ontbreken van het eiwit dystrofine. Dat hoort in de omhullende membraan van spiervezels te zitten en het houdt die vezels in vorm en gezond. Zonder het eiwit gaan de vezels na verloop van tijd te gronde.

Bij Duchenne-patiŽnten wordt het eiwit niet gemaakt, 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 dat gen te corrigeren. "Het is nog te vroeg om over een nieuwe behandeling te spreken," haast dr. Judith van Deutekom (antropogenetica) zich te zeggen. "Maar we hopen deze methode verder te ontwikkelen, zodat in de toekomst patiŽnten ermee geholpen kunnen worden."

De onderzoekers gebruiken een op het eerste gezicht vreemde methode om het foutieve dystrofine-gen aan de praat te krijgen: ze maken de bestaande afwijking nog wat groter. Genezen zal deze methode de patiŽnten niet, maar de bedoeling is dat de spierziekte van Duchenne plaats maakt voor een veel minder ernstige aandoening: de spierziekte van Becker. 

Onzin

Van Deutekom legt eerst uit, hoe de productie van het eiwit dystrofine bij Duchenne- patiŽnten 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, ofwel: de lange reeks van bouwstenen waaruit het RNA bestaat wordt omgezet in een keten van aminozuren, een eiwit. "Bij Duchenne patiŽnten zit er ergens een gat, ofwel 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 beginnetje 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 wel dystrofine. Het eiwit is alleen wat korter dan normaal. Het verschil komt door het feit dat steeds drie bouwstenen van het RNA coderen voor ťťn aminozuur. Bij Becker-patiŽnten omvat de deletie precies een aantal drietallen van RNA-bouwstenen. Na het gat kan daardoor de draad weer worden opgepakt en de aminozuurketen groeit weer aan. Maar bij Duchenne-patiŽnten telt het gat een niet door drie deelbaar aantal bouwstenen, zodat de drietallen vanaf het gat onzin-codes vormen. Vandaar het idee om bij Duchenne-patiŽnten de afwijking op te rekken zodat hij overgaat in een Becker-afwijking. 

Skippen

Hoe willen de onderzoekers dat doen? 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 die 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, 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. 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-patiŽnten 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. 

Vuurproef

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 patiŽnten) 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 een Becker-deletie. 

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." 

Judith C.T. van Deutekom, Mattie Bremmer-Bout, Anneke A.M. Janson, Ieke B. Ginjaar, Frank Baas, Johan T. den Dunnen en Gert-Jan B. van Ommen. Antisense-induced exon skipping restores dystrophin expression in DMD patient derived muscle cells. Human Molecular Genetics 2001, 10 (15): 1547-1554.


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, maar er wordt hard aan gewerkt. De opzet is: patiŽnten 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 hem in te bouwen in een verzwakt virus, dat vervolgens cellen infecteert en daarbij het gen overdraagt. 
Het dystrofine-gen, waar het bij Duchenne-patiŽnten om gaat, is buitengewoon groot, zo groot 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-patiŽnten een nieuw gen te geven hebben ze losgelaten. Ze gaan uit van het bestaande - en dus kapotte - gen dat de patiŽnten 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 patiŽnten gebruiken kunnen de cellen het aan- en uitzetten van het gen goed regelen."