Toxische rna-ophoping gerepareerd

In de groen gekleurde spiervezels heeft RCas9 het giftige rna opgeruimd, terwijl in de donkergekleurde spiervezels zonder RCas9 nog wel toxisch rna (rood) aanwezig is. Foto: UC San Diege Health Sciences

Een op rna-gerichte Crispr-Cas-techniek kan de bij spierziekten betrokken giftige ophoping van rna’s stilleggen in muizen.

De giftige ophoping van repetitief rna die ten grondslag ligt aan de ernstige spierziekte myotone dystrofie is stil te leggen met een Crispr-Cas-techniek die zich specifiek richt op rna. Dat blijkt uit muisexperimenten die Amerikaanse onderzoekers van de University of California San Diego 14 september publiceren in Nature Biomedical Engineering. De resultaten hiervan bieden volgens de onderzoekers uitzicht op ontwikkeling van humane gentherapie voor deze spierziekte en verwante aandoeningen als de ziekte van Huntington en ALS. ‘Er worden minstens twintig van zulke ziekten veroorzaakt door ophoping van repetitieve rna’s’, aldus celbioloog en genoomonderzoeker Gene Yeo, onderzoeksleider en laatste auteur van de betrokken publicatie.

Spierzwakte
Myotone dystrofie type I (MD1) is een zeldzame en ernstige vorm van spierdystrofie, die bij ongeveer een op de tienduizend mensen voorkomt. De ziekte leidt tot langzaam toenemende spierzwakte, lusteloosheid en verhoogde slaapbehoefte. De erfelijke aandoening is het gevolg van een groot aantal herhalingen van CTG-motieven in het dna. Zulke zich herhalende microsatellieten zorgen voor giftige ophoping van repetitief rna, wat de ziektesymptomen veroorzaakt.

Eerdere reageerbuisproeven lieten al zien
dat tot 95 procent van de toxische rna
in lichaamscellen onschadelijk zijn te maken

Dit genetisch defect is lastig door genredigeren te corrigeren omdat breuken in het dna bij genrepetities vaak leiden tot ongewenste en onvoorspelbare mutaties als resultaat van aanwezige dna-reparatiesystemen. Dit was voor de betrokken onderzoeksgroep reden om de Crispr-Cas-techniek RCas9 te ontwikkelen, die zich juist specifiek richt op modificatie van rna. In een eerdere studie lieten ze in reageerbuisproeven al zien dat daarmee tot 95 procent van de toxische rna in lichaamscellen onschadelijk zijn te maken (Cell, 2017).

Muisexperimenten
Het nu gepubliceerde onderzoek laat zien dat een eenmalige toepassing van RCas9 in muisexperimenten volstaat om ook de symptomen bijna volledig om te keren. De benadering is een soort gentherapie. Een niet-infectieus adeno-geassocieerd virus levert het RCas9-enzym af in de muiscellen, waar het tot 50 procent van de schadelijke rna’s weet op te ruimen. Het effect lijkt ook te beklijven: de onderzoekers zien gedurende drie maanden geen tekenen van spierschade bij de muizen en juist een toename in de activiteit van genen die betrokken zijn bij spiervorming.

'De crux voor zo’n aanpak is wel
dat je moet zorgen dat het virus het alleen aflevert in de spiercellen'

‘Een heel mooi resultaat en in principe een zeer welkome uitbreiding van de moleculaire gereedschapskist’, zegt de niet bij het onderzoek betrokken neuroloog en immunoloog Jan Verschuuren van het Leids Universitair Medisch Centrum, tevens hoogleraar neuromusculaire ziekten en hoofd van Duchenne Centrum Nederland. ‘De crux voor zo’n aanpak is wel dat je moet zorgen dat het virus het alleen aflevert in de spiercellen. Omdat je rna aanpakt, zul je dat waarschijnlijk ook meerdere keren moeten doen. Want de genen blijven immers gewoon intact. Dan gaan er vermoedelijk ook immuunreacties tegen het betrokken virus spelen’, waarschuwt Verschuuren. ‘Voordat je zo’n systeem ook voor humane toepassingen op orde hebt, is er dus nog een lange weg te gaan.’

Immuunrespons
Ook de Amerikaanse onderzoekers erkennen de mogelijkheid dat toepassing op mensen ongewenste immuunreacties kan veroorzaken. Ze waren aanvankelijk ook bang dat ook de RCas9-eiwitten – vanwege hun bacteriële herkomst – een immuunrespons zouden opwekken en snel worden opgeruimd. Een korte onderdrukking van het immuunsysteem bij de muizen was volgens hen echter genoeg om dat probleem te omzeilen. Ze hopen nu in preklinisch onderzoek langdurige blootstelling aan RCas9 en effectiviteit van de rna-afbraak te bepalen. Dit in samenwerking met het door Yeo opgerichte bedrijf Locanabio, dat therapieën ontwikkelt tegen ziekten veroorzaakt door ophoping van toxisch repetitief rna, zoals myotome dystrofie, huntington en bepaalde vormen van ALS.