James Dahlman in het lab (afb: Georgiatech)

Met gentherapie hoop je ziekmakende mutaties te verwijderen of onschadelijk te maken. Belangrijk punt is natuurlijk dat die goede genmateriaal op het juiste punt in het lichaam terecht komt. Onderzoekers van de universiteit van Florida, het technologisch instituut van Georgia en het MIT hebben nu een methode ontwikkeld om stukjes DNA te gebruiken als soort ‘postcode’ om nanodeeltjes te testen die het genmateriaal in een bepaald weefsel moeten afleveren. Of ze dat genmateriaal dan ook daadwerkelijk de celkern binnenbrengen is nog niet uitgeprobeerd.
Gentherapie is makkelijker uitgesproken dan gedaan. Veel proeven met gentherapie worden in celkweken gedaan, maar een heel organisme is een stuk ingewikkelder dan een schaaltje met cellen. Hoe krijg je dat mooie genetische materiaal op de juiste plek en in de juiste cellen? De afgelopen, zeg, twintig jaar hebben onderzoekers allerlei ‘postbodes’ (nanodeeltjes) ontwikkeld om het genmateriaal in de juiste cellen te krijgen. Die postbodes worden eerst getest in een celkweek en later bij proefdieren. Dat was niet een echt vruchtbare bezigheid.

De onderzoekers bedachten een list. Ze gebruikten kleine stukjes DNA (zo’n 58 nucleotiden lang) die als een soort postcode moesten dienen voor de postbodes. Daardoor hoeven de kandidaat-‘postbodes’ niet eerst in celkweken getest te worden, maar kan dat met honderden tegelijk meteen gebeuren in slechts enkele proefdieren.
“We wilden erachter komen wat belangrijk is voor het afleveren van het genetische materiaal in nanodeeltjes”, zegt James Dahlman van het technologisch instituut van Georgia. “Deze techniek leert ons niet alleen welke factoren belangrijk zijn, maar ook hoe ziekte dat proces beïnvloedt.”
Om de nanodeeltjes te testen, stopten de onderzoekers er een DNA-snipper in, de postcode van het deeltje in kwestie. Vervolgens werden die nanodeeltjes bij muizen ingespoten, waarvan vervolgens werd bekeken waar de verschillende postcodes terechtkwamen (misschien is streepjescode een betere metafoor, maar die past wat minder goed bij de postbodemetafoor). Er kunnen zo vele nanodeeltjes worden uitgeprobeerd. Ze zijn herkenbaar aan hun postcode.

Afleveren

De onderzoekers zijn niet alleen geïnteresseerd of de deeltjes hun therapeutische last afleveren, maar vooral ook of ze dat heel specifiek doen in bepaalde organen. Als de nanodeeltjes zich moeten richten op tumoren, bijvoorbeeld, dan moeten de nanodeeltjes hun pakketjes alleen afleveren in de tumor en niet eromheen.
De onderzoekers probeerden 30 verschillende ‘postbodes’ uit en keken hoe die verdeeld werden over acht verschillende weefsels. Sommige deeltjes werden helemaal niet opgenomen, terwijl andere verschillende organen binnengingen. Er werden ook nanodeeltjes beproefd waarvan bekend was dat ze alleen de lever of de longen binnengingen. Dat klopte inderdaad, zo bleek.

De enkelstrengige stukje DNA hebben ongeveer dezelfde lengte als antisense-oligonucleotiden, microRNA en siRNA, die worden ontwikkeld voor mogelijke therapeutische toepassingen. Overigens hebben de onderzoekers de techniek niet gebruikt om daadwerkelijk genmateriaal in de cellen af te leveren.
Dahlman: “We hopen duizend deeltjes te maken, die we dan met een paar honderd tegelijk kunnen testen. Nanodeeltjes kunnen erg ingewikkeld zijn omdat voor elk beschikbaar biomateriaal, je honderden nanodeeltjes kunt maken van verschillende grootte en voorzien van andere stoffen.”

Als de ideale ‘postbodes’ eenmaal gevonden zijn, dan moeten ze nog de test ondergaan of ze ook daadwerkelijk de post (het genmateriaal) op het juiste adres (weefsel) bezorgen. De nieuwe postcodemethode zou de zoektocht naar de juiste postbode aanzienlijk versnellen. Bovendien vergt deze methode veel minder proefdieren dan de oude.
Dahlman: “Gentherapie biedt hoop op de behandeling van een reeks ziektes. We hopen dat onze techniek breed gebruikt zal worden. Die kan klaarheid brengen over hoe cellen reageren op de therapie en hoe we die lading op de juiste plaats kunnen brengen.”

Bron: EurekAlert