Lagen afwisselend elektrisch actieve en elektrisch inactieve cellen (afb: Duke-universiteit)
Biomedische onderzoekers hebben genen van bacteriën die coderen voor ionkanalen aangepast om menselijke cellen gevoeliger te maken voor elektrische signalen. Daarmee zouden, in de toekomst, hartritme-stoornissen maar ook afwijkingen aan het zenuwstelsel kunnen worden genezen, of andere ziektes waarbij de ionkanalen voor natrium en calcium niet naar behoren werken, is de verwachting van de onderzoekers.
In zoogdieren zijn de genen die coderen voor natriumionkanalen, verantwoordelijk voor de elektrische activiteit van de cel, opmerkelijk groot. Te groot, in ieder geval, om via een kreupel virus bij cellen af te leveren waar dat gen niet in orde is, de ‘normale’ manier om defecte genen te verwisselen voor gezonde in een gentherapie.
Bacteriën hebben ook genen die voor ionkanalen coderen. Die zijn aanzienlijk kleiner. Met wat aanpassingen werden die bacteriegenen ingebracht in het genoom van menselijke cellen. Het bleek dat aldus veranderde menselijke cellen, die normaal geen elektrische signalen produceren, elektrisch actief werden na de gentransplantatie. Cellen die al wel elektrisch actief waren werden dat sterker.
“Er is nu in de geneeskundige praktijk geen manier of middel om de elektrische activiteit van hart- of hersencellen stabiel te verhogen”, zegt onderzoeker Nenad Bursac van de Duke-universiteit. “Er zijn daar geen goede geneesmiddelen voor en zoogdiergenen die zouden kunnen helpen zijn te groot voor gentherapie. Wij gebruikten veel kleinere bacterie-ionkanalen en die blijken in het lab succesvol in menselijke cellen. We gaan dat binnenkort uitproberen in proefdieren.”
Er moest nog wel wat aan de bacteriële ionkanaalgenen veranderd worden zodat de ionkanalen ook in menselijke cellen zouden werken.
Hart
In een experiment werden banen gemaakt van (kweek)cellen die afwisselend elektrisch actief en inactief waren. Als dat weefsek aan het eind elektrisch geprikkeld werd dan ging het signaal zeer traag dwars door de cellen, geremd door de elektrisch inactieve cellen. Vervolgens kregen de elektrisch inactieve cellen drie genen: een bacteriële voor een natriumkanaal en twee ondersteunende genen voor een kaliumkanaal en voor connexine-43, een eiwit dat helpt bij het doorgeven van het elektrisch signaal. Het elektrische signaal flitste vervolgens dwars door het weefsel.
“Je kunt je voorstellen dat je hiermee elektrisch dood hartlittekenweefsel kan veranderen na een hartaanval om de kloven te overbruggen tussen de gezonde cellen”, zegt medeonderzoeker Hung Nguyen. De drie genen zijn klein genoeg om via de virustransporttechniek in een keer te worden afgeleverd in de celkernen.
Door de bacteriegenen worden elektrisch actieve cellen nog actiever, zo bleek uit proeven met elektrisch actieve hartcellen (cardiomyocyten). “In bepaalde omstandigheden zoals stress worden deze cellen elektrisch geneutraliseerd”, legt Bursac uit. “Als we die een bacterieel ionkanaal geven dan kunnen ze ook onder zware omstandigheden signalen doorgeven.”
Volgens Nguyen zou er meer gebruik gemaakt kunnen worden van de genetische vaardigheden van micro-organismen. Bursac: “We lenen van bacteriën om mensen te helpen die leiden aan hart- en hersenziektes.”
Bron: Science Daily