Genetische manipulatie

Nieuws

Wat is genetische manipulatie?

GM-voedsel

Gentherapie

Biotech-industrie

Meningen

Links

Verfijnd knippen

Nederlandse onderzoekers maken jaarlijks zo'n 70.000 transgene muizen. De meeste gemanipuleerde muizen zijn knockout-muizen. Dit zijn muizen waarbij de onderzoekers genen hebben uitgeschakeld om zo te kunnen bestuderen wat deze genen doen.

Door Marianne Heselmans

19 FEBRUARI 2000. Helaas is de standaardmethode om genen bij muizen uit te schakelen nogal omslachtig. Onderzoekers moeten eerst het te bestuderen gen defect maken in embryonale stamcellen van bijvoorbeeld een witte muis. De veranderde stamcellen worden geïnjecteerd in een embryo van bijvoorbeeld een zwarte muis. De daaruit voortkomende zwartbonte muis moet eerst opgroeien. Een deel van de (onderling gekruiste) nakomelingen hiervan zijn pas de gezochte knockout-muizen.

Britse onderzoekers hebben nu een snellere manier gevonden om genen in muizen te blokkeren (Nature Cell Biology, febr). In een muizenembryo spoten ze dubbelstrengs-RNA, afgeleid van het uit te schakelen gen. Normaal wordt DNA vertaald in een enkele streng RNA. In het laboratorium is daar eenvoudig dubbelstrengs-RNA van te maken. Maar dubbelstrengs-RNA is voor dierlijke celleneen vreemd product. De cel start een specifieke (oorspronkelijk tegen virus-RNA) gerichte afweerreactie waarbij het eiwitproduct van het RNA (maar ook van het overeenkomstige DNA) wordt geblokkeerd.

De onderzoekers brachten dubbelstrengs-RNA in, afkomstig van het mos-gen, dat is betrokken bij de vroegste ontwikkeling. Het dubbelstreng mos-RNA zorgde er voor dat de aanmaak van de mos-eiwitten (ook die van het in muizengenoom aanwezige mos-gen) werden geblokkeerd. Daardoor konden de onderzoekers de rol van het mos-gen tijdens de vroege embryonale ontwikkeling bepalen: het is betrokken bij de vorming van de blastocyst-holte.

Al een jaar of twee blokkeren onderzoekers met dubbelstrengs-RNA genen in de worm Caenorhabditis elegans en in het fruitvliegje. Daar blijkt het een handige, snel werkende methode omdat deze dieren hiertegen geen afweerreactie kennen. Volgens Ton Berns, wetenschappelijk directeur van het Nederlands Kankerinstituut NKI (30.000 transgene muizen per jaar), geeft het resultaat van de Engelse onderzoekers hoop op ook een toepassing bij muizen. Maar tegelijkertijd is het niet meer dan een eerste stap. In latere stadia van de ontwikkeling zullen de muizen immers onmiddellijk een brede afweerreactie ontwikkelen. ,,Maar misschien is daar wat aan te doen'', oppert hij. ,,Misschien kunnen de genen die bij deze afweer betrokken zijn uitgeschakeld worden. Dan kun je ook in latere stadia genen uitschakelen met dubbelstrengs-RNA.''

De standaardprocedure om genen uit te schakelen is niet alleen omslachtig, hij is ook beperkt omdat de onderzoeker niet kan kiezen wanneer hij in de ontwikkeling een gen uitschakelt. Zo is de rol van bepaalde genen bij kanker via de `gewone' knockout-muizen niet te achterhalen, omdat veel bij kanker betrokken genen ook een rol spelen bij embryonale groei. Is zo'n gen defect, dan is de muis dood voordat hij kanker kan ontwikkelen. Ook het Nederlands Kankerinstituut werkt daarom aan verbeterde methoden om genen uit te schakelen. Bij onderzoek naar een borstkankergen maken de NKI-onderzoekers dit gen niet meteen defect, maar veranderen het zodanig dat het later in de ontwikkeling defect kan worden gemaakt. Daartoe zetten ze op verschillende plaatsen in het borstkankergen specifieke stukjes virus-DNA, die worden herkend door een `knip-enzym' afkomstig van dat virus. Het borstkankergen met stukjes virus-DNA functioneert normaal. Pas als het knip-enzym erbij komt wordt het gen defect gemaakt. Om deze nieuwe knockoutmuis te verkrijgen maken de onderzoekers een muizenstam met virus-DNA-fragmentjes in het borstkankergen en een muizenstam die in zijn borstklierweefsel het knip-enzym aanmaakt. Berns: ``Als je deze muizen met elkaar kruist, krijg je een muis waarbij specifiek in het borstklierweefsel het borstkankergen niet meer functioneert, omdat precies daar een stuk virus-DNA wordt uitgeknipt. Zo kunnen we bestuderen hoe dit gen bijdraagt aan tumorvorming.''

Het NKI werkt al een aantal jaren met deze knipmethode, en naar tevredenheid. Sinds kort worden een aantal, mogelijk bij kanker betrokken genen tegelijk voorzien van virus-DNA-fragmenten die allemaal worden herkend door het knip-enzym. Aan het knip-enzym hebben de onderzoekers een eiwit geplakt dat wordt herkend door een hormoon, waardoor het virus-enzym pas in de muis gaat knippen wanneer het in aanraking komt met het hormoon. Wanneer de onderzoekers het hormoon bij een muis inspuiten wordt het knip-enzym actief, en wordt het te bestuderen gen beschadigd. Het hormoon hoeft hiervoor maar enkele dagen te worden toegediend. ``Je kunt zo een serie genen tegelijk uitschakelen'', schetst Berns. ``En in principe kun je het systeem uitbreiden door gebruik te maken van eiwitfragmenten die verschillende hormonen herkennen en genen op verschillende tijdstippen uitschakelen. Zo hopen we de tumorvorming zoals die bij mensen verloopt na te kunnen bootsen in muizen, om uiteindelijk nieuwe therapieën te testen.''