Gentherapie nu en in de toekomst

Veel bekende, chronische ziektes kennen vaak een erfelijke oorzaak. Omdat bij deze mensen de oorsprong van de ziekte vast ligt in de genen, zijn deze ziektes tot vandaag vaak moeilijk te behandelen. In de toekomst zal het echter mogelijk zijn om deze ziektes te voorkomen of te genezen door het opzoeken van het gemuteerde of schadelijke gen in het DNA. Studie hiernaar verloopt: 1. ex vivo 2. in vivo

Recent onderzoek heeft ertoe geleid dat we meer kennis hebben over het ontstaan van Cystic Fibrosis. Cystic Fibrosis, ook wel bekend als taai slijm ziekte, wordt nu dan ook toekent aan een afwijking in het CTFR-gen. Met oog op toekomstige ontwikkelingen, kan gentherapie hier uitkomst in brengen in zowel behandeling als preventie en diagnostiek. De theorie van gentherapie is dat specifieke genen gemodificeerd kunnen worden en op deze manier de ziekte kunnen genezen. Behalve voor cystic fibrosis kan gentherapie in de toekomst ook ten goede komen van de behandeling van o.a. kanker, arthritis, neurodegeneratieve afwijkingen en perivasculaire aandoeningen. Steeds meer nieuwe toepassingsgebieden voor de gentherapie komen in de belangstelling te staan. Voorbeelden hiervan zijn arteriële re-stenose en HIV.

Voor ons onderzoek ten behoeve van gentherapie voor patiënten van cystic fibrosis, hebben we de volgende aspecten onder de loep moeten nemen:

• De pathogenese van de aandoening
• De doelcellen van de gentherapie
• Gen identificatie en klonering van genen die relevant zijn voor de aandoening
• Gentransport (transfer) en –expressie;
• Mogelijke bijwerkingen van de gentherapie

Dankzij het HUGO-project, waarbij het gehele menselijke genoom in kaart gebracht wordt, is het binnen korte tijd mogelijk de relevante genen te identificeren. Hierna zijn transfer en expressie van het gen essentieel.

Studie hiernaar verloopt:

• 1. ex vivo, dit is de transfer van genetisch materiaal naar cellen die buiten de patiënt zijn. Na de transfer van het genetisch materiaal worden deze cellen weer geïmplanteerd bij de patiënt.
• 2. in vivo, is transfering van genetisch materiaal naar cellen die in de patiënt gelegen zijn zoals dit ook het geval is bij cystic fibrosis.

Gebruik van vectoren:

Om het gen op in de doelcellen te krijgen, wordt er in gentherapie gebruik gemaakt van (virale) vectoren. Een vector is dus eigenlijk een vehiculum voor het gen. Zoals eerder gezegd zijn er virale en non-virale vectoren beschikbaar.

• 1. Virale vectoren: virale vectoren behoren tot de meest gebruikte vectoren in de (experimentele) gentherapie. Er zijn diverse virussen die als vector gebruikt kunnen worden. De meest gebruikte virale vectoren zijn: adenovirussen, retrovirussen, adeno-associated virussen (AAV) en herpes simplexvirus (HSV). Deze genoemde virussen zijn echter van nature ziekte verwekkers. Om te voorkomen dat het virus de patiënt ziek maakt, dient het virus bewerkt te worden, vaak door het verwijderen van het zogenaamde E1 gen, welke er voor zorgt dat het virus zich kan delen. Door dit gen te verwijderen word niet alleen voorkomen dat het virus zich deelt buiten de in het laboratorium gebruikte cel-lijn, er onstaat ook ruimte om het "hele" gen in te bouwen. Een nadeel is dat virale vectoren zeker wanneer zij in grotere hoeveelheden toegediend worden, voor immuun reacties zorgen en er vaak al van nature een bepaalde hoeveelheid antilichaam aanwezig is tegen het virus.
• 2. Non-virale vectoren: voor de ontwikkeling van de virale vectoren lag het accent van het vectoronderzoek bij de non-virale vectoren. Ondanks een verschuiving in de richting van de virale vectoren wordt veel onderzoek gedaan naar de non-virale vectoren. Voor deze methode geldt echter dat de efficiëntie van DNA transfer nog erg laag is als dit wordt vergeleken met dat van virale vectoren. Een mogelijk voordeel van non-virale vectoren is dat zij mogelijk minder bijwerkingen geven omdat zij niet of in verminderde mate immuunreacties te weeg brengen. Non-virale vectoren kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën: de in vitro en de in vivo -, en in vitro toepasbare non-virale vectoren. Voorbeelden van de alleen in vitro toepasbare non-virale vectoren zijn: 1. Calcimfosfaat transfectie; 2. Micro-injectie; 3. Electroporatie. Voorbeelden van de categorie in vivo èn in vitro toepasbare non-virale vectoren zijn: 1. Liposomen; 2. Naakt plasmide DNA-injectie; 3. Ballistic DNA-injectie.

Non-virale vectoren:

In theorie zijn deze ideaal, omdat ze werkzaam zijn met zo min mogelijk bijwerkingen. Alleen de nog lage efficiëntie van DNA transfering maakt het wenselijk om toch langs een virale vector te werken

Virale vectoren:

Retrovirale vectoren zijn in staat om uiterst efficiënt DNA in te brengen bij delende cellen en dit vervolgens op te laten nemen in het genoom van de cellen. Hierdoor kan langdurige expressie van het gen, als mede het therapeutisch verkregen eiwit verkregen worden, omdat deze niet verloren gaat bij de celdeling.

Het voordeel van adenovirus vectoren is dat zij ook in niet-delende cellen kunnen transduceren. Een bredere toepassing van deze vectoren wordt daardoor mogelijk. Het ingebrachte DNA wordt echter niet in het genoom van de cel ingebouwd. Alleen in een klein aantal aandoeningen, zoals hart- en vaatziekten, moet het gen na een bepaalde tijd juist weer verdwijnen. Voor behandeling van patiënten met een permanente afwijking is het dus wenselijk een retrovirale vector te gebruiken.

Van nature zijn virussen ziekteverwekkers. Om te voorkomen dat het virus de patiënt ziek maakt, dient het virus bewerkt te worden. Toch kunnen virussen, zeker wanneer zij gebruikt worden in grote hoeveelheden, soms toch bijwerkingen hebben

In ons onderzoek willen we zoeken naar antwoorden op de (langdurige) gevolgen van gentherapie, waarbij de nadruk ligt op verdere ontwikkeling van de doelcellen. Gezien de complexiteit van het menselijk genoom is het wenselijk specifiekere vectoren te ontwikkelen. Niet alleen is het belangrijk om een specifiek gen zo te treffen, maar ook om te voorkomen dat het op de verkeerde plaats in het lichaam terecht komt. Hiertoe is verdere kennis essentieel voor het slagen van een dergelijke vorm van therapie. Juiste insertie in de cel is van dergelijk belang, omdat het bij foutieve insertie regulatie in de deling van de cel dus danig in de war kan brengen dat er tumor groei ontstaat. Ten behoeve van bovengenoemde aspecten, moet het in te brengen CTFR-gen dusdanig behandeld worden dat deze het zij als plasmide, of in het genoom zelf gebouwd kan worden van de vectoren. Het meest belangrijke aspect van ons onderzoek zal liggen in het evalueren van het immuunsysteem ten opzicht van de behandelde cellen. Een immuunreactie op de cel zal er namelijk uiteindelijk voor zorgen dat de behandeling van de cellen teniet gedaan wordt. © 2006 - 2009 Heidweiller, gepubliceerd in Ziekten (Mens en Gezondheid) op 31-10-2006, laatst gewijzigd op 02-10-2008. Het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van Heidweiller is vermenigvuldiging van dit artikel verboden. Meer...

Verwante artikelen

• Medische biotechnologie: Gentherapie: Door de enorme toename aan kennis en methoden binnen de biotechnologie is er nieuw vakgebied ontstaan; gentherapie. Bij gentherapie worden patienten met een genetische a…
• Wat is kiembaangentherapie?: Wat houdt gentherapie en kiembaangentherapie precies in? Het heeft te maken met de genen van de mens. De genen zijn de erfelijke bagage van de mens. Dit artikel gaat over wat gen…
• Gentherapie, waarom?: Genetische aandoeningen kunnen genezen worden door genetisch materiaal in te brengen in het DNA. Theoretisch biedt dit vele mogelijkheden: erfelijke aandoeningen zouden bijvoorbeeld beh…
• Gentherapie, knock out genen: De Nobelprijzen Geneeskunde en Fysiologie zijn in 2007 voor Mario Capecchi, Oliver Smithies en Martin Evans. Zij maken hiermee de genmodificatie, gentherapie en vooral de zogena…
• Gentherapie of gendoping: De wetenschap heeft ons veel vooruitgang gebracht. Via geneeskundig onderzoek zijn we bijvoorbeeld veel meer over het menselijk lichaam te weten gekomen en kunnen we vele ongemakken…