RNA interferentie:
Vier haarspeldjes tegen HIV

Via RNA interferentie leggen lichaamscellen bepaalde genen het zwijgen op. Dit principe wordt nu door AMC-virologen ingezet om afweercellen immuun te maken voor het aidsvirus. In het lab werkt het, maar HIV kent vele ontsnappingsroutes. De onderzoekers zijn echter niet voor één gat te vangen en ontwikkelden maar liefst tien HIV-remmers die gebaseerd zijn op RNAi.

Zwijgen is goud
Prinses Ariane
HIV tegen HIV
Testen in mensen

Zwijgen is goud
Het aidsvirus heeft zich in ongeveer veertig miljoen mensen genesteld, een aantal waar de Nederlandse bevolking tweeënhalf keer in past. Het virus is met de huidige antivirale middelen niet uit het lichaam te verwijderen, maar het kan zo wel vrij goed onder controle worden gehouden.

Nadelen zijn er ook: de therapie is duur en de therapietrouw – dagelijks meerdere pillen slikken – vergt nogal wat van de patiënt. Ook kunnen sommigen op termijn de medicijnen niet meer verdragen vanwege de giftige bijwerkingen. En niet het minste probleem: het HIV-virus wil nog wel eens ontsnappen aan de controlerende werking van de cocktail met virusremmers, waardoor resistentie voortdurend op de loer ligt.

‘Na de ontdekking van RNA interferentie, waarvoor de onderzoekers Craig Mello en Andrew Fire vorig jaar de Nobelprijs ontvingen, kregen we ineens een totaal nieuwe bestrijdingsmethode in handen’, vertelt Ben Berkhout, hoofd van het Laboratorium voor Experimentele Virologie.

‘RNA interferentie – kortweg RNAi – is een methode die de cel van nature zelf al gebruikt om processen in de eigen cel bij te sturen. Dat doet hij door kleine stukjes dubbelstrengs RNA (dsRNA) te maken van een gen dat tijdelijk moet worden stilgelegd.

Zodra dat dsRNA in de cel verschijnt, wordt een machinerie geactiveerd die ervoor zorgt dat het bewuste gen geen eiwitten meer kan produceren. Zonder die eiwitten – de bekende werkpaarden in de cel – is het gen machteloos geworden: je hebt het als het ware het zwijgen opgelegd. Engelstaligen spreken graag van gene silencing

Meer over RNA interferentie

terug naar boven

Prinses Ariane
De groep van Berkhout doet al jarenlang onderzoek naar het aidsvirus. ‘Onze partner in crime’, zegt hij zelf. Toen RNAi beschikbaar kwam, lag het voor de hand om te bekijken wat voor mogelijkheden die techniek bood voor het aanpakken van het aidsvirus. ‘Daarin zijn we niet uniek’, zegt Berkhout.

‘In feite kun je in het onderzoek om met RNAi infectieziekten te attaqueren globaal twee richtingen onderscheiden. Er is een “gemakkelijke” en een “moeilijke” weg. De gemakkelijke route – ik bedoel het relatief – is gericht op de acute, tijdelijke infecties. Denk bijvoorbeeld aan acute luchtweginfecties, zoals die waarmee prinses Ariane in het ziekenhuis belandde.’

In diermodellen heeft de wetenschap inmiddels laten zien dat het RNAi-mechanisme daarvoor uitstekend is te gebruiken. Hoe? Je maakt dubbelstrengs RNA van een belangrijk gen van de virale ziekteverwekker. Dat dsRNA spuit je met een inhaler in de longen. Vervolgens blokkeert de RNAi-machinerie de productie van dat specifieke genproduct en treedt een snelle daling op van het aantal virussen in de longen.

Schematische weergave van wat er zich in de cel afspeelt. Boven wordt het pad van RNA inferentie weergegeven, onder die van de normale eiwit productie. Bron: NewScientist

RNAi tegen RSV
Op dit moment vinden al klinische studies plaats met RNAi tegen RSV, een bekend virus dat vooral bij jonge kinderen voor luchtweginfecties zorgt. ‘Maar in principe kun je de techniek ook gebruiken voor de bestrijding van influenza of SARS, mocht dat de kop weer opsteken’, stelt Berkhout.

Zijn groep heeft vanaf het begin gekozen voor onderzoek naar de ‘moeilijke’ route: het gebruik van RNAi tegen chronische infecties zoals hepatitis B, hepatitis C en niet te vergeten HIV.

Hiv virus © 2002-2005, Roche

‘In deze chronische gevallen is het minder slim om levenslang elke dag grote hoeveelheden RNA in de bloedbaan van de patiënt te brengen. Dat geeft onherroepelijk problemen. Dan kom je eigenlijk al snel uit op het alternatief dat de beste vooruitzichten heeft: gentherapie. Daar zijn we heel gericht mee bezig. Met goede hoop dat het ook gaat lukken.’

De basis voor dit optimisme ligt in laboratoriumexperimenten die een jaar of drie geleden plaatsvonden. Berkhout: ‘HIV infecteert vooral T-cellen, een type afweercellen. Via RNAi hebben we zo’n menselijke T-cel in het lab ongevoelig gemaakt voor HIV.

Dat werkte verbluffend goed. De T-cellen waren echt resistent voor aanvallen van HIV. In een laboratoriumsituatie, zeker. Maar het effect was zo groot, dat ik sindsdien tot de RNAi-believers behoor.’

terug naar boven

HIV tegen HIV
Belangrijke stap in de gentherapie tegen HIV is het naar binnenbrengen van genetisch materiaal. Daarvoor gebruikt de groep van Berkhout een lentivirus als vrachtauto.

‘Het aardige is, dat dit lentivirus in feite een uitgekleed aidsvirus is’, zegt Berkhout. ‘Met enige ironie kun je dus stellen dat we HIV gebruiken om HIV te bestrijden.’ Het lentivirus bevat kleine stukjes van de genetische code van HIV en bouwt dat in de celkern in. Op die manier worden de cellen aangezet tot de permanente productie van dubbelstrengs RNA, waardoor de RNAi-machinerie voortdurend het aidsvirus blijft bestrijden.

HIV heeft een sterke voorkeur voor T-cellen, monocyten en enkele andere cellen van het afweersysteem. De vraag is, hoe al die cellen waar het virus het op gemunt heeft via gentherapie kunnen worden geïmmuniseerd. Daarvoor is het handig om te weten hoe die afweercellen, een deelverzameling van de witte bloedcellen, ontstaan.

Bloedstamcellen
Bloedplaatjes, rode bloedcellen en alle witte bloedcellen ontstaan uit bloedstamcellen die in het beenmerg zitten. Door de gentherapie eenmalig op die stamcellen los te laten, bevatten de cellen die daaruit voortkomen allemaal de vereiste verdediging tegen HIV.

Het plan is dus om een levenslange verdediging op te bouwen door de stamcellen los te weken uit het beenmerg, ze dan uit het bloed te vissen en ze daarna in het lab te voorzien van genfragmentjes die het RNAi activeren.

Daarna kunnen die bewerkte stamcellen weer aan de patiënt worden teruggegeven, waarna ze op eigen kracht een plekje in het beenmerg zullen zoeken.

Creatief virus
Klaar? ‘Nee, niet helemaal’, zegt Berkhout. ‘Want wat geldt voor de behandeling met antivirale middelen, geldt ook voor de behandeling met RNAi-gentherapie. HIV is zo’n enorm flexibel virus, dat het door mutaties in het eigen genetische materiaal onder dat blokkerende RNAi mechanisme weet uit te komen.’

Welke wegen het virus bewandelt om het RNAi te ontwijken, is uitvoerig onderzocht door Ellen Westerhout, die op 4 juli op dit onderzoek promoveert. ‘Ze heeft prachtig in beeld gebracht wat de favoriete ontsnappingsroutes van HIV zijn’, zegt Berkhout.

‘Dat fundamentele onderzoek is voor ons van groot belang, want nu weten we precies waar we het virus het best kunnen opwachten. We weten bij wijze van spreken waar het tunnels gaat graven en beddenlakens aan elkaar gaat knopen.’

Westerhout gebruikte voor haar onderzoek de bekende evolutieproeven waarmee het virologielaboratorium bekendheid heeft verworven: zet het virus onder druk en kijk hoe het probeert te ontsnappen. Darwinisme in een snelkookpan onder gecontroleerde omstandigheden. Met soms zeer verrassende ontdekkingen.

Berkhout: ‘Westerhout toonde in één bijzonder geval aan dat het virus niet ontsnapte door een genetische mutatie in het materiaal waar RNAi op gericht was, maar - vreemd genoeg - door een mutatie die ergens anders lag.

Wat bleek? Die mutatie veranderde de omliggende structuur zodanig, dat de RNAi-machinerie niet meer bij zijn doel kon komen. Om maar aan te geven hoe creatief HIV kan zijn.’

terug naar boven

Testen in mensen
Maar is gentherapie met RNAi dan nog wel reëel? Berkhout grijnst. ‘Wij hebben de afgelopen jaren waarschijnlijk het meest gepubliceerd over de onwaarschijnlijk creatieve manier waarop het aidsvirus resistentie ontwikkelt.

Dus zijn we ook de laatste van wie je een positief antwoord zou verwachten. Maar toch denken we wel degelijk dat het kan. Sterker nog, de perspectieven zijn op dit moment eigenlijk best goed.’

De oplossing die Berkhout voor ogen heeft is dezelfde die ook bij de antivirale middelen wordt gebruikt. Met één antiviraal middel ben je kansloos. Maar met meerdere medicijnen tegelijkertijd – de bekende cocktail – wordt de kans op ontsnapping voor het aidsvirus wel erg klein.

Tien nieuwe HIV-remmers
Berkhout: ‘We hebben in de afgelopen jaren tien sterke HIV-remmers op RNAi basis ontwikkeld. Dat is het werk van Olivier ter Brake die 23 maart promoveerde op dit onderzoek. Vier remmers hebben we nu in één lentivirus ingebouwd, waardoor gentherapie met een RNAi-cocktail mogelijk is.

In celkweken werkt het prima en we zijn nu samen met collega’s van de afdeling Celbiologie bezig met de eerste testen in een muizenmodel met een menselijk afweersysteem. Eerst gaan we kijken of de genetisch bewerkte stamcellen normaal uitrijpen tot T-cellen en andere afweercellen.

Gaat dat goed, dan kunnen we testen of die afweercellen inderdaad ongevoelig zijn geworden voor HIV. Is dat het geval – de resultaten verwacht ik binnen twee jaar – dan zouden we de stap naar de kliniek kunnen maken. Kortom, de eerste experimenten in de mens.’

RNAi-cocktail
Dat Berkhout slechts vier van de tien HIV RNAi-remmers in de cocktail stopt, heeft alles te maken met het zoeken naar een optimum. Eén remmer is te weinig, maar tien is waarschijnlijk te veel.

Berkhout: ‘Het RNAi-mechanisme wordt door de cel ook gebruikt om de eigen interne processen (bij) te sturen. Te veel remmers tegen HIV activeren kan dat proces bedreigen, waardoor de cel misschien sterft. Dat wil je ook niet.’

Dus werkt de groep van Berkhout voorlopig met een cocktail van vier korte haarspeldjes in een lentivirus. Haarspeldjes? ‘Ja, zo noemen we de kleine stukjes dubbelstrengs RNA die we gebruiken’, legt Berkhout uit.

‘We richten onze aanval steeds op ongeveer twintig nucleotiden, twintig letters van de genetische code van HIV. Om RNAi op te wekken moet je dubbelstrengs RNA maken, dat maakt veertig letters.

En aan een kant van het RNA heb je nog een korte loop, een korte lus als verbindingsstuk. In totaal proberen we met minder dan tweehonderd letters het HIV de wet voor te schrijven. Binnen afzienbare tijd weten we of dat lukt.’

Het originele artikel verscheen eerder in AMC Magazine juni 2007, het magazine van het AMC te Amsterdam.

Laatst bijgewerkt in juni 2007

	0900-6655566 25 cent per minuut ma. en do. 10:00 tot 15:00 uur
	erfolijn@erfocentrum.nl