Mensen die een hartaanval hebben gehad, houden bijna altijd schade over aan de hartspier. Een nieuwe CRISPR-toepassing voorkomt dit soort weefselafbraak bij muizen.
Het doel van deze vorm van genome editing is om het gen te wijzigen dat ervoor zorgt dat er steeds meer weefselschade ontstaat na een hartaanval. Wetenschappers van de University of Texas hebben dit proces weten om te keren bij muizen. De hoop is dat deze ingreep in de toekomst ook bij hartpatiënten kan worden verricht om hen te beschermen tegen de gevolgen van allerlei hartaandoeningen.
Bijna altijd hartschade
“Normaal gesproken raakt het hart flink beschadigd door een hartaanval, omdat het lange tijd zonder zuurstof komt te zitten. Maar bij testdieren waarvan de hartspieren genetisch zijn gemanipuleerd nadat ze een hartaanval hadden gekregen, lijkt er in de weken en maanden erna niks aan de hand”, zegt onderzoeker Eric Olson.
Knippen in het DNA
CRISPR-CAS is zo’n tien jaar geleden uitgevonden. Wetenschappers kunnen de techniek inzetten om mensen te behandelen, die lijden aan een genetische aandoening, zoals de ziekte van Duchenne. Maar de groep patiënten die door een niet-genetische aandoening wordt getroffen, is veel groter. Zo zijn hart- en vaatziekten wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaak. Jaarlijks komen hierdoor ongeveer 19 miljoen mensen om het leven. Als gene editing de levensverwachting van hartpatienten kan verbeteren, zou dat een enorme medische doorbraak betekenen.
Overactief gen
Onlangs is ontdekt dat veel van de schade na een hartaanval, die ontstaat door verstopping van bloedvaten die zuurstof richting het hart transporteren, wordt veroorzaakt door overactivering van een gen genaamd CaMKIIδ. Dit gen speelt verschillende rollen bij de signalering en functie van hartcellen. De overactivering ontstaat wanneer het hart gestrest is en zorgt voor verandering van het CaMKIIδ-eiwit. Het onderzoeksteam redeneerde dat de schade aan het hart niet zou ontstaan als ze deze eiwitverandering door genmodificatie konden tegengaan.
Helemaal gezond
En dus gingen de wetenschappers het eiwit bewerken met hulp van CRISPR-Cas9 bij een cluster menselijke hartcellen in een petrischaaltje. Uit verschillende labtests bleek dat onbewerkte hartcellen in een zuurstofarme omgeving beschadigd raken en sterven, terwijl de met CRISPR bewerkte cellen beschermd zijn tegen schade en overleven. De volgende stap was om een soortgelijk experiment uit te voeren met levende muizen. Ze wekten een hartaanval op bij de beestjes en modificeerden de genen door de CaMKIIδ-genbewerkingscomponenten rechtstreeks in het hart van de helft van de dieren af te leveren. Er was een duidelijk verschil te zien tussen de CRISPR-groep en de controlegroep. De hartfunctie van de genetisch bewerkte muizen was bijna hetzelfde als voor de hartaanval, terwijl bij de controlegroep grote hartschade te zien was.
Bijna een jaar na de behandeling waren er helemaal geen negatieve bijwerkingen meer zichtbaar volgens de onderzoekers. De CRISPR-muizen waren zo fit als een hoentje en konden net zulke zware oefeningen doen als muizen die nooit een hartaanval hadden meegemaakt. Het team is dan ook erg enthousiast over mogelijke toekomstige toepassingen bij hartpatiënten, maar geeft wel aan dat er nog veel extra onderzoek nodig is, voordat de techniek in de praktijk kan worden gebracht.
Wat is CRISP-Cas-technologie?
CRISPR-Cas-technologie bestaat nu ongeveer tien jaar en werkt door het DNA op een heel specifieke plaats kapot te knippen. De werking van dit schaartje is afgekeken van een bacterie die deze methode gebruikt om zich te beschermen tegen een virusaanval. Als het virus de bacterie binnenkomt, knipt het bacterieschaartje het virale DNA kapot, waardoor het virus onschadelijk is gemaakt. Dit knipsysteem kan bij cellen van elk organisme worden ingebracht, of het nu planten, dieren of mensen zijn,
Wetenschappers zijn erg bedreven geraakt in de techniek en kunnen het schaartje eenvoudig aanpassen om zo zeer doelgericht in het DNA te knippen. Ze doen dit door het ‘gidsmolecuul’, dat uit RNA bestaat, overeen te laten komen met de kniplocatie in het DNA. De mogelijkheden van CRISPR-Cas zijn eindeloos. Zo zijn er nu genetisch gemodificeerde appels en champignons die niet meer bruin kleuren, doordat het DNA dat de eigenschap voor bruinverkleuring codeert, kapot is geknipt. In Amerika liggen deze producten al in de schappen.
Bij dieren is CRISPR-Cas onder andere al toegepast bij runderen om het DNA dat verantwoordelijk is voor het vormen van hoorns kapot te knippen. Wetenschappers denken natuurlijk ook na over allerlei menselijke toepassingen van de gentechniek. Vele mensenlevens kunnen immers worden gered als DNA dat een ernstige ziekte of weefselschade veroorzaakt, wordt doorgeknipt.
