De invoeging of vervanging van een gen mag geen effect hebben op de (activiteit van) andere genen. Dat kan op een veilige ‘landingsplaats’ (GSH in Engelse afko) (afb: Churchlab)
Het schijnt zo te zijn dat je niet zo maar ergens in het DNA een (therapeutisch of anderszins nuttig) gen kunt plaatsen. Er zijn op het genoom ‘landingsplaatsen’ waar dat betrekkelijk veilig kan gebeuren. Het menselijk genoom schijnt zo’n groot aantal van die veilige ‘landingsplaatsen’ te hebben (in afko VL’s). Nu hebben onderzoekers een computerprogramma ontwikkeld dat die VL’s kan ‘aanwijzen’. Ze kwamen op tweeduizend VL’s. Ter controle hebben ze twee van de ‘aangewezen’, belofterijkste VL’s beproefd in glaswerk via een T-celtherapie en een ander om een huidziekte te repareren. De op die twee plaatsen ingevoegde genen bleken langdurig effectief te zijn.
De onderzoekers denken dat veel gentherapieën baat kunnen hebben bij het gebruik van die VL’s. Het was alleen altijd heel lastig om die plaatsen te vinden. De plaats op het DNA moet goed bereikbaar zijn voor het bewerkingsgereedschap (CRISPR) en het ingevoegde of vervangende gen moet het wel ‘doen’ daar.
Tot nu toe zijn er maar een paar VL’s onderzocht en die werken nog niet eens zoals gewenst. Of ze liggen in een deel van DNA met veel genen die problemen zouden kunnen krijgen met een nieuweling of ze liggen in de buurt van genen die in kanker een rol spelen en door invoeging geactiveerd zouden kunnen worden. Daarnaast kunnen regelaars van genactiviteit of het effect van het ingevoegde gen op de activiteit van andere genen een rol spelen. Uiteraard wil je met een geninvoeging of -vervanging iets rechtzetten en geen nieuwe problemen creëren.
Onderzoekers van het Wyssinstituut van Harvard in de VS en van het ETH in Zürich hebben nu een programma ontwikkeld om die veilige ‘landingsplaatsen’ aan te wijzen. “Tot nu is geen van die plaatsen volledig onderzocht”, zegt de befaamde synbioloog George Church. “Daarom is onze aanpak een belangrijke stap vooruit. Deze VL’s (in Engelse afko GSH; as) kunnen een hele reeks toepassingen verbeteren.”
Berekening
Op basis van de nucleotidevolgorde bepaalde het programma welke plaatsen het veiligst waren om te ‘landen’. “We sloten plaatsen uit die codeerden voor eiwitten en die voor bepaalde typen RNA codeerden”, zegt hoofdonderzoeker Erik Aznauryan. “We elimineerden ook delen voor ‘verbeteraars’ (enhancers in E; as) die de expressie van genen sturen en delen in het midden en aan het eind van chromosomen om geen problemen te krijgen bij de replicatie en scheiding van de chromosomen bij de celdeling. We hielden tweeduizend kandidaatplaatsen over om verder te onderzoeken op klinische en biotechnologische mogelijkheden.”
Van die tweeduizend kozen de onderzoekers willekeurig vijf VL’s en onderzochten die wat nauwkeuriger in menselijke cellen met behulp van de CRISPR/Cas9-methode. Aznauryan: “Twee gaven een grote activiteit van het ingevoegde gen te zien, aanzienlijk hoger dan bij een eerdere invoeging door de groep op een andere plaats in het genoom. De ingevoegde genen hadden ook geen effect op de activiteit van andere genen. Dat is heel belangrijk.”
Om de twee beste VL’s te onderzoeken in mensencellen, bekeken de onderzoekers het effect van geninvoeging of -vervanging op die plaatsen op T-cellen en huidcellen. Bij T-cellen betekent dan dat ze genetisch aangepast worden om een bepaald doel, bijvoorbeeld kankercellen, genadeloos aan te pakken. Bij de huidcellen ging het om het vervangen van een ziekmakend gen (in dit geval LAMB3) door een gezond gen.
De onderzoekers zijn ervan overtuigd dat de aanpak een minimale kans heeft kanker te veroorzaken, terwijl de effectiviteit van de ingreep (invoeging of vervanging van een gen) wordt vergroot.
Bron: Science Daily