Gentherapie zonder naald

Gentherapie zonder naald

Geen gepriegel meer met naalden: Amerikaanse wetenschappers hebben een nieuwe techniek ontworpen om een precieze hoeveelheid DNA af te leveren in een cel, met behulp van elektriciteit en nanobuisjes. De techniek helpt gentherapie een stap vooruit.

In de nieuwe techniek wordt elektriciteit gebruikt om via een piepklein buisje DNA de cel in te ‘schieten’. Dat schreven moleculair bioloog James Lee en zijn collega’s van deUniversiteit van Ohio onlangs in het vakblad Nature Nanotechnology.

Gentherapie

Vreemde genen in een cel stoppen: wetenschappers experimenteren er al lange tijd mee om erfelijke aandoeningen te kunnen genezen. Het werkt zo: de patiënt staat wat cellen af die naar het laboratorium gaan. Daar wordt het kapotte gen dat de ziekte veroorzaakt, vervangen door een ‘gezonde’ versie van het gen, waarna de gerepareerde cellen terug het lichaam in gaan. Er worden al regelmatig mensen behandeld met gentherapie, zoals patiënten met erfelijke bloedziekte en Parkinson.

Maar het DNA in de cel krijgen is helemaal niet zo’n makkelijk klusje. Met een naald kun je precieze hoeveelheden DNA in grote cellen injecteren, maar de meeste menselijke cellen zijn te klein voor de allerkleinste naald. Daarom gebruiken de meeste wetenschappers elektriciteit om DNA in cellen af te leveren (zie kader). Maar de hoeveelheid DNA die op deze manier in de cellen terechtkomt is allesbehalve precies: in de ene cel komt niks, in de andere cel teveel. En dat is lastig.

Elektroporatie

Elektroporatie – door middel van elektriciteit poriën (gaatjes) maken in het celmembraan – wordt veel gebruikt in de moleculaire biologie om vreemd DNA in cellen in te brengen. Je dient een korte puls toe aan een mix, bestaande uit cellen en het DNA dat je erin wilt krijgen. De puls veroorzaakt een verandering in het celmembraan: er ontstaan kleine poriën waardoor het vreemde DNA de cel in kan glippen.

Nanobuisjes

Lee en zijn team bedachten een manier om heel gecontroleerd DNA in individuele cellen te stoppen. Ze legden een menselijke cel en het DNA dat ze erin wilden krijgen in twee naast elkaar gelegen reservoirs, die ze verbonden met een nanobuisje van 90 nanometer breed. Omdat beide reservoirs een elektrode hadden, ontstond er een mini-elektrisch circuit zodra er spanning op kwam te staan.

Door het toedienen van een elektrische puls werd het vreemde DNA uit het reservoir geduwd, en belandde via het nanobuisje in de cel. En de dosis? Die bepaalden de onderzoekers door de diameter van het nanobuisje en het aantal pulsen te variëren.

Om te checken of de opzet werkte, probeerden ze eerst om fluorescerend DNA in een cel te krijgen. Al na één puls zagen ze onder de fluorescentiemicroscoop dat de cel gevuld was met fluorescerende stipjes: de DNA-moleculen. Daarna begon het echte werk: in een tweede experiment ‘schoten’ ze een medicijn dat een kanker veroorzakend gen stillegt, één voor één in individuele leukemiecellen. Een paar cellen gingen al dood na één puls, en na twee pulsen legden bijna alle leukemiecellen het loodje.

Honderden cellen

Met de techniek kunnen wetenschappers dus precies nagaan hoeveel DNA je in een cel moet stoppen om het gewenste effect te bereiken. Maar voorlopig is de techniek vooral handig voor onderzoek in het lab: het werkt namelijk nog maar op één cel tegelijkertijd. Wil de techniek een rol gaan spelen in de behandeling van ziektes zoals kanker, dan moet er wat veranderen. Lee’s team is alvast begonnen: ze maken een ontwerp waarin honderden cellen tegelijkertijd worden behandeld.

Bron:

Pouyan E. Boukany e.a. Nanochannel electroporation delivers precise amounts of biomolecules into living cells. Nature Nanotechnology, online publicatie 16 oktober 2011.

Dit nieuwsbericht verscheen 18 oktober 2011

Reageer