Een pleister van RNA voor een erfelijke ziekte

Judith van Deutekom, onderzoeker in Leiden, is op zoek naar een therapie voor de erfelijke spierziekte Duchenne.

Op het Leids Universitair Medisch Centrum doen Judith van Deutekom en haar collega's onderzoek naar een nieuwe behandeling van de erfelijke ziekte van Duchenne. Dat doen ze door een soort RNA-pleister in te spuiten. Bij muizen en in menselijke cellen slaat de therapie aan. Het is nu wachten op de eerste resultaten bij patiënten.

 

 

Duchenne

Spiercellen bevatten een ingewikkeld mechanisme van eiwitten die er samen voor zorgen dat de spiercel kan samentrekken. Bij patiënten met de ziekte van Duchenne (Duchenne's Musculaire Dystrofie) ontbreekt één van deze eiwitten, het dystrofine. Gevolg: de spieren zijn niet goed in staat om samen te trekken. In de loop van hun leven wordt de spierkracht steeds minder. Uiteindelijk, als ook de spieren voor de ademhaling en het hart in kracht afnemen, leidt de ziekte tot de dood. Patiënten leven tegenwoordig steeds langer omdat de beademingsapparatuur sterk is verbeterd.

 

Kop en staart

Het dystrofine-eiwit heeft een kop en een staart, zegt Judith van Deutekom, onderzoeker bij Leids Universitair Medisch Centrum. De kop van het dystrofine-eiwit bindt aan actine, een ander, zeer belangrijk eiwit in de spiercel. De staart is verbonden met een complex van eiwitten in het membraan (omhulsel) van de cel. Het dystrofine eiwit en de membraaneiwitten zorgen samen voor de stevigheid van het membraan van de spiercel en van de spiervezel. Bij afwezigheid van het dystrofine vallen er gaten in het membraan van de spiervezel en sterft deze uiteindelijk af.

 

Rolstoel

In de eerste jaren van het leven van een patiënt vangen reservecellen in de wand van de spiervezels het gebrek aan stevigheid op. Deze zogenaamde satellietcellen vullen de ontstane gaten in het membraan op. Dit kan maar tot rond het achtste levensjaar, daarna zijn de satellietcellen opgebruikt en sterven de spieren af. Rond het dertiende levensjaar belanden patiënten in de rolstoel. Soms wordt bij Duchenne patiënten hormoontherapie toegepast, waarmee de progressie van de ziekte enigszins kan worden vertraagd, aldus Van Deutekom.

 

Langste gen

Duchenne patiënten zijn vrijwel altijd jongens. Dat komt omdat zij een mutatie hebben in het DMD-gen en dat ligt op het X-chromosoom, één van de geslachtschromosomen. Een vrouw heeft twee X-chromosomen (van vader en van moeder). Wanneer het DMD-gen op één van de X-chromosomen gemuteerd is, kan ze doorgaans terugvallen op een goed werkend DMD-gen op het andere chromosoom. Een man heeft maar één X-chromosoom en kan dat niet. Het DMD-gen is het langste gen bij de mens. Het gen is 2,4 miljoen basenparen lang. Het bestaat uit tientallen exonen (stukken die coderen voor het eiwit) met daar tussenin lange intronen (de niet coderende delen van het gen).

 

Mutatie

Het DMD-gen is verantwoordelijk voor de aanmaak van het dystrofine eiwit. Bij patiënten ontbreekt een deel van dit gen. Dat heeft tot gevolg dat de volgorde van het RNA-molecuul, dat van het gen wordt afgeschreven, niet klopt; het is out-of-frame. Van dit RNA kan de cel vervolgens geen werkend dystrofine eiwit maken. Niet alleen ontbreekt er een stuk, de code voor de aminozuren van de rest van het eiwit klopt niet meer. Daardoor ontstaat een korter, niet werkend dystrofine eiwit.

 

Antisense-RNA

In Leiden hebben Van Deutekom en collega's ontdekt hoe zij er voor kunnen zorgen dat spiercellen met de mutatie weer een werkend RNA en dus ook dystrofine eiwit kunnen aanmaken. Dat doen zij door een speciaal stukje RNA in de spieren of spiercellen in te brengen. Dit antisense-RNA past precies op het deel van het RNA van het DMD-gen in de buurt van de fout . Het gevolg hiervan is dat de cel nog meer van het RNA-molecuul overslaat. Uiteindelijk wordt een ingekort RNA-molecuul door de cel afgelezen. Dat is nu echter wel in-frame en kan worden vertaald in een korter maar redelijk goed werkend dystrofine eiwit.

 

 

Muizen en spiercellen

Van Deutekom heeft laten zien dat toediening van antisense-RNA werkt in muizen met de ziekte van Duchenne en in spiercellen die zijn afgenomen van patiënten. Zowel de muizen als de menselijke spiercellen gingen na toevoeging van het RNA een korte maar werkende versie van het dystrofine eiwit aanmaken. In het najaar van 2006 is ook een experiment gestart bij mensen. Leidse artsen hebben bij vier jongens in een klein stukje spierweefsel in het been een kleine hoeveelheid van het RNA ingespoten. Na vier weken wordt er uit de spier een klein stukje weefsel afgenomen. Dat wordt onderzocht op de aanwezigheid van dystrofine. Ook wordt onderzocht of deze methode veilig is voor de patiënten. De resultaten van het onderzoek worden in de loop van 2007 bekend gemaakt.

 

Meerdere RNA-pleisters

Stel dat de het antisense-RNA werkt bij patiënten, dan zijn ze daarmee niet genezen. Zij moeten het medicijn dan blijven gebruiken en bovendien zullen hun spieren nooit helemaal als gezond kunnen functioneren. Het onderzoek van Van Deutekom zit er nog lang niet op. Er bestaan veel verschillende mutaties in het DMD-gen. Iedere mutatie leidt weer tot een andere RNA-molecuul. Voor elk RNA-molecuul moeten de onderzoekers een apart antisense-RNA ontwikkelen. Dat betekent dat bij iedere Duchenne patiënt van te voren de precieze mutatie bepaald moet worden. Dat doen onderzoekers met behulp van PCR of door van het gehele DMD-gen de DNA-volgorde te bepalen.

Van Deutekom waarschuwt dat niet alles is te verklaren op basis van de mutatie in het DMD-gen. Er zijn gevallen bekend van twee broers met dezelfde mutatie, maar met een verschillende ernst en ziekteverloop. Blijkbaar zijn er ook andere factoren in het spel.

Uiteindelijk willen we het antisense-RNA zo toedienen dat het in alle spieren terechtkomt, dus via de bloedbaan of onder de huid, zegt Van Deutekom. In het ideale geval ontwikkelen we een type antisense-RNA geschikt voor grote groepen patiënten.

Het LUMC heeft deze studie kunnen uitvoeren door de nauwe samenwerking met het bedrijf Prosensa. Een deel van de financiering is afkomstig van het Duchenne Parent Project. Het zal nog jaren duren voordat de methode voldoende getest is. Pas als alle lichten op groen staan kan het geneesmiddel op de markt gebracht worden.