Netwerken met genen

Het AMC heeft samen met de universitair medische centra van Rotterdam en Leiden een collectie aangeschaft van 160.000 synthetische DNA-moleculen. Hiermee is het mogelijk om afzonderlijke genen uit te zetten in gekweekte menselijke cellen en vervolgens hun functie te bestuderen.

Door de enorme tijdwinst kunnen onderzoekers veel sneller ziekteprocessen genetisch analyseren. Uiteindelijk doel is het ontwikkelen van betere behandelingen voor allerlei aandoeningen.

Neuroblastoom
Tien genen per maand
RNA-interferentie
Doelgerichte medicijnen

terug naar boven

Neuroblastoom
Het initiatief om de kostbare collectie synthetische DNA-moleculen aan te kopen, komt van de afdeling Antropogenetica van het AMC.

Rogier Versteeg, hoofd van deze afdeling, licht toe dat hij en zijn collega’s de moleculen gaan inzetten bij onderzoek naar het neuroblastoom. Dit is een zeldzame kindertumor van het autonome zenuwstelsel die bij circa een op de honderdduizend kinderen voorkomt.

Al jarenlang probeert Versteegs afdeling de oorzaak ervan te ontrafelen, waarbij vooral wordt gekeken welke genen bij het ontstaan van neuroblastomen zijn betrokken. Tot nu toe zijn er een twintigtal bekend.

Een aantal daarvan hebben de Amsterdamse onderzoekers de afgelopen jaren in neuroblastoomcellen uitgeschakeld, om te zien wat er dan verandert. Zo kan een cel na die ingreep bijvoorbeeld doodgaan of zich juist ontwikkelen tot een gezond exemplaar.

Meer over neuroblastomen op erfelijkheid.nl

terug naar boven

Tien genen per maand
Genen staan echter niet op zichzelf wat hun werking betreft. Een gen codeert niet alleen voor een eiwit, maar stuurt ook andere genen aan. Wanneer een gen wordt uitgeschakeld, zal dat dus tevens gevolgen hebben voor de andere genen in die reeks.

Versteeg: ‘We willen telkens kijken welke genen worden beïnvloed. Daarbij letten we op de verandering in expressie. Maar al die reagerende genen zou je op hun beurt willen onderzoeken door ze eveneens uit te schakelen en te kijken wat de invloed daarvan is op andere genen.

Pas dan krijg je een beeld van het totale netwerk, dat bestaat uit vele honderden genen. Met de bestaande aanpak, waarbij je zelf voor ieder gen afzonderlijk transgene cellijnen moet maken, is dat een heidens karwei.

Daarmee kunnen wij ongeveer tien genen per jaar uitschakelen. Met de nieuwe collectie DNA-moleculen halen we datzelfde aantal binnen een maand.’

terug naar boven

RNA-interferentie
De 160.000 DNA-constructen zijn geproduceerd door The RNAi Consortium (TRC) in de Verenigde Staten, onder leiding van wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology en de Harvard University in Boston.

Met de moleculen, die sinds kort liggen opgeslagen in een vriezer in het AMC, kun je vijftienduizend verschillende humane genen en eenzelfde aantal muizengenen inactiveren. Dat is in beide gevallen vrijwel het gehele genoom.

Dirk Geerts, groepsleider van de afdeling Antropogenetica, vertelt dat het concept van genuitschakeling is gebaseerd op RNA-interferentie (RNAi), een techniek waarvoor de Amerikaanse biologen Andrew Fire en Craig Mello vorig jaar de Nobelprijs ontvingen.

Het afgelopen jaar heeft Geerts met een aantal collega-onderzoekers de mogelijkheden van de DNA-bibliotheek uitvoerig getest alvorens deze definitief werd aangeschaft. Hij is enthousiast over de snelheid waarmee nu gewerkt kan worden.

‘Je haalt het benodigde DNA-molecuul uit de vriezer, werkt het op en verpakt het vervolgens in een virus. Dat virus stop je dan in tumorcellijnen, en twee dagen later is het gewenste gen uitgeschakeld.

De werking van RNA-interferentie is gebaseerd op de afbraak van het RNA van een gen. Dat wordt in stukken gehakt. Omdat een gen pas tot expressie komt wanneer RNA daartoe de opdracht heeft gegeven, zal er geen eiwit worden aangemaakt.’

Kopie
De testen in het AMC waren zo succesvol dat het Leids Universitair Medisch Centrum en het Erasmus Universitair Medisch Centrum Rotterdam zich aansloten bij het initiatief. Ook zij krijgen elk een kopie van de DNA-collectie.

Samen met het AMC werken zij de komende jaren aan een efficiënt beheer van de verzameling en aan nieuwe toepassingen. Overigens gaat binnen het AMC niet alleen de afdeling Antropogenetica gebruik maken van de DNA-moleculen.

Ook het Laboratorium Genetisch Metabole Ziekten van de afdeling Klinische Chemie, het HIV/AIDS Onderzoekscentrum en het Levercentrum zullen de collectie gebruiken om ziekten op genetische basis te onderzoeken door verdachte genen uit te schakelen.

Meer over RNA interferentie

terug naar boven

Doelgerichte medicijnen
Versteeg benadrukt dat het onderzoek met RNAi niet alleen is bedoeld om beter inzicht te krijgen in ziekten. Het vizier is ook gericht op effectievere behandelingen. Hij denkt daarbij vooral aan doelgerichte medicijnen, small molecules genaamd, waarvan de farmaceutische industrie er steeds meer ontwikkelt.

Deze kleine moleculen zijn in staat een eiwit specifiek te remmen. Versteeg en Geerts zijn niet van plan om uitsluitend die genen met RNAi te testen, waarvoor al small molecules zijn ontwikkeld.

Ze proberen eerst het hele netwerk van DNA in kaart te brengen dat betrokken is bij neuroblastomen. Tijdens deze puzzeltocht kijken ze of er al small molecules voorhanden zijn die dat netwerk gunstig kunnen beïnvloeden, zodat een tumor verdwijnt of stopt.

Netwerk
Het netwerk begint al enige vorm te krijgen maar is nog lang niet af. Bio-informatici Piet Molenaar en Jan Koster proberen het via de computer inzichtelijk te maken.

Molenaar klikt op zijn kamer in het AMC een code voor een gen aan, waarna is te zien welke genen dat gen aanstuurt. Ook staat vermeld of een aangestuurd gen traag of snel reageert.

Uit een ander beeldscherm blijkt dat twee uitgeschakelde genen twee moleculaire paden hebben die elkaar onderweg kruisen en beïnvloeden.

Small molecules
Enkele tientallen bestaande small molecules lijken volgens Versteeg de moeite waard om in te zetten tegen bepaalde genen in dit netwerk.

‘Dit zijn genen die we in het laboratorium hebben uitgeschakeld waarna de neuroblastoomcellen doodgingen. Vier van die medicijnen gaan we nu bij muizen inzetten. Als deze small molecules effectief blijken, maken we de volgende stap naar patiënten.

Dit gebeurt allemaal in nauwe samenwerking met de kliniek. We hebben goede hoop. Zo zijn er al small molecules die geweldig werken tegen een bepaalde vorm van leukemie.

Na behandeling smelten de tumorcellen als sneeuw voor de zon. Misschien dat een van onze kandidaat-middelen hetzelfde effect heeft op neuroblastoomcellen in patiënten.’

Meer over Small molecules

terug naar boven

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

Laatst bijgewerkt in september 2007

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