De moderne gentherapie neemt geleidelijk afstand van één universeel idee: 'het beschadigde DNA repareren'. Soms kan een gen inderdaad een werkende vervanging krijgen. En soms hoeft de sequentie helemaal niet te worden veranderd — het volstaat een moleculair verbod op te heffen dat het bestaande gen verhindert te werken.
Twee recente onderzoeken laten dit verschil goed zien.
Het eerste is gewijd aan KCNV2-retinopathie — een zeldzame erfelijke aandoening van het netvlies. Het gen KCNV2 codeert voor het eiwit Kv8.2, dat betrokken is bij de werking van kaliumkanalen in fotoreceptoren. Bij pathogene varianten van KCNV2 raakt de werking van staafjes en kegeltjes verstoord: de gezichtsscherpte neemt af, er ontstaan lichtgevoeligheid, stoornissen in het kleurenzien en nachtblindheid. Een specifieke behandeling van de aandoening bestaat vooralsnog niet.
De onderzoekers gebruikten een adeno-geassocieerde virale vector — AAV — om een geoptimaliseerde werkende kopie van het menselijke KCNV2 in de fotoreceptoren af te leveren. Dit is geen bewerking van het beschadigde gen: de bestaande mutatie blijft op haar plaats, en de cel krijgt een aanvullende instructie waarmee ze weer Kv8.2 kan produceren.
Na subretinale toediening van de therapie aan muizen zonder functioneel Kv8.2 verbeterden de elektrische reacties van het netvlies aanzienlijk. Bij sommige doses naderden de visueel gestuurde reacties van de dieren onder zowel zwakke als felle verlichting de waarden van gezonde muizen. In netvliesorganoïden, gekweekt uit cellen van een patiënt met KCNV2-retinopathie, herstelden de onderzoekers eveneens de vorming van het eiwit Kv8.2.
Dit betekent vooralsnog niet dat men erin is geslaagd bij de mens 'het gezichtsvermogen terug te geven'. Het gaat om een preklinisch bewijs van het principe: de methode werkt in een diermodel en in menselijke celmodellen. De volgende vraag is aanzienlijk moeilijker — of de methode veilig en effectief genoeg zal blijken bij patiënten.
Een heel andere benadering pasten de onderzoekers toe bij het Prader-Willi-syndroom.
Hier ligt het probleem niet alleen in de beschadiging van een afzonderlijk gen. Bij het Prader-Willi-syndroom ontbreekt de normale expressie van een groep genen van de vaderlijke kopie van het gebied 15q11–q13 op het chromosoom. De moederlijke kopie van veel van deze genen bestaat wel, maar zwijgt door genomische imprinting — een epigenetisch systeem dat bepaalt welke ouderlijke kopie van een gen actief moet zijn.
Precies dat zwijgen probeerden de wetenschappers op te heffen.
Een team uit Japan gebruikte het CRISPR/dCas9-SunTag-TET1-systeem. Anders dan gewoon Cas9 snijdt dCas9 het DNA niet door. Het wordt gebruikt als een moleculaire navigator: het wordt naar het gewenste deel van het genoom geleid en trekt het enzym TET1 aan, dat de DNA-methylering kan veranderen.
De onderzoekers richtten zich op het imprintingcentrum PWS-ICR in cellen die waren verkregen van patiënten met het Prader-Willi-syndroom. Demethylering maakte het mogelijk verschillende genen van het moederlijke chromosoom weer in te schakelen, waaronder SNRPN, SNORD116, IPW en MAGEL2. Bijzonder interessant is dat de veranderingen behouden bleven nadat deze cellen waren omgezet in hypothalamische organoïden — driedimensionale modellen van weefsel dat betrokken is bij de regulering van honger, hormonale functies en stofwisseling. In de organoïden normaliseerde ook het algemene profiel van de genexpressie gedeeltelijk.
Maar hier deed zich een belangrijke subtiliteit voor.
Na de epigenetische 'ontwaking' van de regio in neuronale cellen werd ook UBE3A-ATS geactiveerd — een antisense-transcript dat UBE3A kan onderdrukken. In de bewerkte organoïden zagen de onderzoekers inderdaad een verminderde expressie van UBE3A. De auteurs waarschuwen: overmatige onderdrukking van dit gen zou theoretisch veranderingen kunnen veroorzaken die verband houden met de pathologie van het Angelman-syndroom.
Daarom is dit werk juist zo tekenend. Het epigenoom mag niet worden gezien als een reeks onafhankelijke schakelaars. Soms verandert het inschakelen van één gebied de werking van een hele keten van naburige genen.
Beide strategieën bevinden zich nog ver van de routinematige klinische therapie. Voor KCNV2 moet de langdurige effectiviteit en veiligheid bij de mens worden bevestigd. Voor het Prader-Willi-syndroom is de opgave nog complexer: men moet de editor naar de juiste hersencellen leren brengen, de sterkte en duur van de behandeling beheersen en het delicate evenwicht van andere geïmprinte genen niet verstoren.
Maar de richting is al zichtbaar. In het ene geval voegt de geneeskunde aan de cel een ontbrekende genetische instructie toe. In het andere probeert ze een gen weer stem te geven dat al die tijd in het DNA aanwezig bleef, maar was uitgeschakeld.
Precies dit wordt een van de meest fascinerende kenmerken van de nieuwe moleculaire geneeskunde: een ziekte kan niet alleen worden behandeld door het genoom te herschrijven, maar ook door te veranderen hoe de cel het leest.
