211service.com
Hoe gen-uitschakeling genezing kan bieden
Het vermogen om genen selectief tot zwijgen te brengen door middel van een techniek die RNA-interferentie (RNAi) wordt genoemd, heeft een revolutie teweeggebracht in de biologie. Wanneer onderzoekers een cel in het laboratorium een dubbelstrengs RNA-kopie van een specifiek gen geven, zal de cel voorkomen dat de oorspronkelijke kopie van dat gen tot expressie wordt gebracht. Onderzoekers kunnen nu de functie van elk gen bestuderen door het met RNAi tot zwijgen te brengen en vervolgens te monitoren hoe de werking van een cel wordt beïnvloed. Therapieën die gebaseerd zijn op de techniek om ziekten zoals maculaire degeneratie te bestrijden, zijn momenteel in klinische proeven (zie: RNAi-therapieën in ontwikkeling ).
RNA-interferentie werd voor het eerst ontdekt door Andrew Fire en Craig Mello door hun werk aan C. elegans-wormen, hierboven weergegeven. (Tegoed: James King-Holmes / Science Photo Library)
RNAi werd voor het eerst waargenomen in petuniaplanten in 1990 door onderzoekers van de DNA Plant Technology Corporation, in Oakland, Californië, maar ze wisten op dat moment niet hoe of waarom het gebeurde. In 1998 hebben wetenschappers onder leiding van Andrew Vuur , nu hoogleraar pathologie en genetica aan de Stanford Medical School, en Craig Mello , nu hoogleraar moleculaire geneeskunde aan de University of Massachusetts Medical School, karakteriseerde het mechanisme van gen-uitschakeling. Hun nauwgezette experimenten met wormen toonden aan dat dubbelstrengs RNA de hoofdrol speelt. Er waren veel onverklaarbare fenomenen die we begonnen samen te stellen als een puzzel die eruitzag als een puur RNA-verhaal, zegt Fire. Het paar won de 2006 Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde voor hun werk in 1998 aan RNAi.
RNAi komt van nature voor, zegt Fire, en is een van de hulpmiddelen van cellen voor het reguleren van genexpressie. Het fenomeen lijkt een rol te spelen bij het bestrijden van virale infecties en kan ook betrokken zijn bij de moleculaire veranderingen die ervoor zorgen dat cellen kanker worden. Technologie beoordeling sprak met Andrew Fire over het potentieel van RNAi voor therapieën en over zijn huidige werk over de rol van gen-uitschakeling bij ziekten zoals kanker.
Technologie beoordeling : Hoe werkt RNA-interferentie in het algemeen?
Andreas Vuur: Het mechanisme omvat in wezen herkenning en respons. Wanneer een cel dubbelstrengs RNA ziet, is zijn eerste reactie om het in stukjes te hakken, wat begrijpelijk is aangezien dubbelstrengs RNA een karakteristieke structuur is wanneer virussen zich vermenigvuldigen. Als de cel het ziet, is het een goed idee om het in stukjes te hakken. Maar de cel gaat nog een stap verder. Het wil niet alleen het spul in stukjes hakken, maar het wil alles gaan vinden dat erop lijkt, voor het geval het een of ander RNA heeft gemist dat zijn weg naar enkelstrengs heeft gevonden (de cel heeft niet zo'n gemakkelijke tijd herkennen van schadelijk enkelstrengs RNA). Dus de cel neemt de stukjes RNA die in stukjes zijn gehakt, en gaat op zoek naar dingen die op elkaar lijken. Als het iets vindt, hakt het dat in stukken. Het is niet alleen dat het een bedreigend molecuul in stukken snijdt, maar het gebruikt die informatie vervolgens om achter dingen aan te gaan die er zo uitzien, om ervoor te zorgen dat het niet het slachtoffer wordt van een sequentie die afkomstig is van dubbelstrengs RNA - dubbelstrengs RNA het is een indicator voor de cel dat een RNA-molecuul zich aan het repliceren is, omdat het dan door een dubbelstrengige vorm zou gaan.
RNAi-therapieën in ontwikkeling
ZiekteStadium van ontwikkelingBedrijfMaculaire degeneratieBetreedt klinische studies fase II dit jaarSirna, AcuityRespiratoir syncytieel virus (longinfectie)Betreedt klinische studies fase IIAlnylamVirale hepatitisAanvraag indienen om klinische studies te startenSirnaZiekte van ParkinsonPreklinisch onderzoekAlnylam
KINDEREN : Denk je dat RNA-interferentie is ontstaan als een manier om virussen te bestrijden?
VAN : De meeste mensen in het veld zouden het voorstel accepteren - in eerste instantie door mensen die in fabrieken werken, niet door ons - dat dit een antiviraal systeem is. Dat is iets minder duidelijk in zoogdiersystemen, maar ik denk dat het ook waar zal zijn. Een van de functies van het hele [RNAi]-systeem is antiviraal, maar er zijn waarschijnlijk ook andere functies, en we zouden graag meer willen weten over die functies in wormen.
KINDEREN : Ben je betrokken bij een van de startups die RNA-interferentietherapieën ontwikkelen?
VAN : Alleen als cheerleader. Ik heb geen directe betrokkenheid, maar ik ken een aantal mensen bij Alynylam, Sirna, Isis en een paar andere betrokken bedrijven. Ik heb ze met plezier bekeken. Mensen die bij die bedrijven betrokken zijn, zijn heel voorzichtig geweest met wat ze zeggen, omdat het niet duidelijk is of het volgend jaar gaat werken, of de eerste proef of de vijftiende proef gaat werken, hoe vaak we terug moeten naar de laboratorium voor een bepaald doelwit of een bepaalde ziektetoepassing om dingen echt meer te weten te komen. Ik denk dat zowel de technische kant als de financiële mensen zich ervan bewust zijn dat het een langetermijnproject moet zijn dat op korte termijn vruchten kan afwerpen, maar dat waarschijnlijk iets zal zijn dat op de lange termijn zal werken.
Het principe is erg goed. Als je RNA naar het doelwit zou kunnen krijgen, zou je een aantal echt coole therapieën kunnen hebben. Niet dat je alles zou kunnen genezen, niet dat alles perfect zou werken, maar er zijn een aantal dingen. Levering is een groot probleem in dit alles. Er is goed creatief werk verricht, maar elke keer dat er een nieuw toedieningssysteem wordt uitgevonden, of zelfs een wijziging wordt aangebracht, moet dit klinisch worden getest op werkzaamheid, veiligheid en specificiteit. Dat maakt het werk van nature niet direct. Dat wil niet zeggen dat sommige van de beginnende proeven die gaande zijn niet succesvol zullen zijn, maar ik denk dat we allemaal hopen dat er meer zal komen.
KINDEREN : Waar werk je nu aan?
VAN : We werken aan basismechanismen van tot zwijgen brengen in ons favoriete model, dat nog steeds de worm is, en hoe die mechanismen worden gereguleerd en wat ze voor het organisme zelf doen. [We zijn ook op zoek naar] genuitschakelingsgebeurtenissen bij ziekten. Er zijn mensen hier [op Stanford] die een enorme kennis hebben van verschillende details van normaal en ziek weefsel, en waar we zouden kunnen zoeken naar specifieke gevallen waarin ziekte en optimale behandeling correleren met de inzet van het gen-uitschakelingsmechanisme. We proberen in specifieke gevallen te achterhalen hoe [de kenmerken van een weefsel] correleren met de betrokkenheid van het genuitschakelingsmechanisme. We kijken ernaar uit om voorbeelden te vinden waarin we begrijpen wat er aan de hand is en om gevallen te vinden waarin we therapie kunnen sturen of intelligente [behandelings]beslissingen kunnen sturen, met name voor tumoren, op basis van het moleculaire karakter van bepaalde weefsels.
KINDEREN : Kunt u mij een voorbeeld geven van een ziekte waarbij gen-uitschakeling betrokken is?
VAN : Kanker is echt de grote speler op dat gebied. Veel genen worden tot zwijgen gebracht bij kanker; dat is al een tijdje bekend. Die lijken kleine RNA-afhankelijke mechanismen te betrekken. Sommige soorten genen die tot zwijgen worden gebracht, zijn betrokken bij het beheersen van de celcyclus: als je die genen tot zwijgen brengt, krijg je cellen die kwaadaardig kunnen worden. Het is een multi-hit fenomeen; er zijn veel verschillende veranderingen in de genetische mogelijkheden van cellen die optreden bij kanker. Uit voorlopige resultaten elders blijkt dat sommige van de veranderingen waarschijnlijk betrekking hebben op kleine RNA's.
KINDEREN : Heeft uw werk aan gene silencing in kiemcellen toepassingen voor stamcelonderzoek?
VAN : Kiemcellen [die aanleiding geven tot sperma en eieren] lijken zichzelf in stand te moeten houden op basis van enkele intrinsieke mechanismen die vergelijkbaar zijn met stamcelmechanismen. De RNAi-machinerie lijkt daarbij betrokken te zijn, maar niemand weet hoe die verbinding tot stand komt. Er zijn enkele interessante verbanden tussen het RNA-regulerende veld en stamcelonderzoek. Er is veel interesse in volwassen stamcellen en hoe RNAi kan worden gebruikt om ze te begrijpen of om de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor hun functie uit elkaar te halen.