Het ‘houvast’-RNA houdt het trangene materiaal (links) vast totdat het te ontdekken bRNA wordt gebonden en de eiwitproductie kan starten (rechts) (afb: Nature)

Onderzoekers van MIT en Harvard hebben een methode ontwikkeld om de productie van een bepaald eiwit selectief te activeren. Daarbij zet de aanwezigheid van bepaald boodschapper-RNA (bRNA) in een cel dat proces in gang en wordt er eiwit aangemaakt waarvan de code aan de cel is toegevoegd. Die methode zou onder meer gebruikt kunnen worden bij gentherapieën.
Je kunt synthetisch DNA (transgenen) in een cel brengen om bepaalde therapeutische eiwitten te laten aanmaken, maar dat kan fout gaan als die transgenen in de verkeerde cellen terecht komen (overigens denk ik dat het hier moet gaan om bRNA met de code van, bijvoorbeeld, een therapuetisch eiwit; as). Een manier om ervoor te zorgen dat die transgenen alleen in de juiste cellen worden geactiveerd is door het RNA in de cellen te lezen.
De RNA-samenstelling is afhankelijk van de soort cel (is het een longcel, darmcel of wat dan ook?). Als je dat kan doen en het resultaat van die uitlezing (wel of niet gevonden) leidt tot activering van het transgen (bij ‘wel’, dus) dan is die methode daarmee een stuk effectiever en veiliger geworden. Op die manier zou je, bijvoorbeeld, alleen maar kankercellen kunnen doden en geen gezonde cellen.
“Dit brengt beheersing in het opkomende terrein van de RNA-behandelingen”, zegt James Collins van het medisch instituut van MIT. Die methode zouden virussen gebruiken om hun eiwitten in binnengedrongen cellen te laten aanmaken en zou bijwerkingen moeten voorkomen

Houvast

Verscheidene jaren geleden ontwikkelden Collins en collega’s een manier om RNA-detectie te gebruiken om bacteriën bepaalde eiwitten te laten aanmaken. Dat systeem werkt met een RNA-molecuul dat de onderzoekers ‘houvast’ (eigenlijk ’toehold’) noemden. Dat bindt zich aan een plek waarmee bRNA zich aan het ribosoom bindt (ribosoom is de ‘eiwitfabriek van de cel waarvan bRNA de code levert). Dat voorkomt dat er eiwit ontstaat.
Dat houvast-RNA omvat ook een sequentie dat kan binden aan een ander bRNA-molecuul dat fungeert als activator. Als dat gebeurt verliest het ‘houvast’ zijn greep op het eerste bRNA-molecuul dat codeert voor een specifiek eiwit dat vervolgens wordt aangemaakt. Dat eiwit kan van alles zijn, zoals een fluorescente ‘vlag’ om aan te geven waar een bepaalde RNA-molecuul is ontdekt.

In het nieuwe onderzoek is geprobeerd iets dergelijks te ‘bouwen’ voor eukaryote cellen (zoals zoogdieren die hebben). Het aflezen van genen en het omzetten van die DNA-code in eiwitten (translatie) in eukaryote cellen is een stuk ingewikkelder dan in bacteriën. Dus gebruikten de onderzoekers trucs van virussen om in eukaryote cellen hun eiwitten te laten aanmaken. Die gebruiken bepaalde RNA-moleculen voor om van het ribosoom gebruik te kunnen maken (IRES). “Dat zijn ingewikkelde RNA’s die virussen hebben ontwikkeld om ribosomen binnen te komen, aangezien de virussen een manier moeten vinden om eiwitten aan te maken”, zegt medeonderzoeker Evan Zhoa.
De onderzoekers gebruikten verschillende IRES-moleculen en verbonden daar sequenties aan die binden aan de activator-RNA (het gezochte RNA-molecuul). Als het aldus geconstrueerde RNA-molecuul in een mensencel wordt geconfronteerd met een synthetisch gen (transgen), dan blokkeert het dat transgen. Dat komt weer los als het activator-RNA aan dat IRES-RNA bindt, waarna dat transgen wordt ‘vertaald’ in een eiwit.

Activatoren

De onderzoekers kuurden zich uit op een hele serie ‘houvasten’, die diverse activatoren konden detecteren in mensen- en gistcellen. Zo konden ze bRNA ontdekken van het zikavirus en van het coronavirus. Een mogelijke toepassing zou zijn om T-cellen (afweercellen) virussen te laten detecteren en daar op te reageren. Ze maakten ook ‘houvasten’ voor de detectie van natuurlijke eiwitten in mensencellen om, bijvoorbeeld, te zien hoe cellen op stress (zoals warmte) reageren. Ook slaagden ze er zo in om zo huidkankercellen te detecteren.

De onderzoekers stellen dat je met deze methode in feite elk bRNA-molecuul in een cel kunt detecteren, waarna je die een eiwit kunt laten aanmaken dat het probleem van de cel oplost en dat alleen in de cellen die dat nodig hebben. Tot nu zijn de proeven alleen in celkweken gedaan. Nu werken de onderzoekers aan methodes om het ‘gereedschap’ (het transgeen en de IRES-RNA’s) te bezorgen bij echte levende organismen. Dat is nog niet zo eenvoudig.

Bron: Science Daily