Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

Epigenetica: de structuur van DNA ligt minder vast dan eerder gedacht. (afbeelding: Matt Ray/ EHP)

Licht aan, gen aan. Licht uit, gen weer uit. Dat kunnen Amerikaanse wetenschappers met een nieuwe techniek.

Wat er met de informatie op onze genen wordt gedaan, hangt af van of ze worden afgelezen of niet. Worden ze afgelezen, dan doen ze hun werk en staan ze ‘aan’, worden ze niet afgelezen, dan staan ze ‘uit’. Welke genen aan- en welke uitstaan (genexpressie) bepaalt het verschil tussen een levercel en een huidcel, maar ook tussen een gezonde cel en een kankercel. Vandaar dat wetenschappers grote interesse hebben in aan- en uitknoppen van genen. Want waarom zou je een defect gen repareren als je ook kunt voorkomen dat het afgelezen wordt?

Epigenetische geneesmiddelen

Deze informatie over het aan en uit staan van genen ligt op het DNA en er niet in. Vandaar de term epigenetica. Epigenetische geneesmiddelen beïnvloeden genexpressie. Zogenoemde histone deacetylase inhibitors (HDIs) doen dat door histone deacetylases (HDACs) te blokkeren. HDACs zijn enzymen die genen uitzetten door het DNA strak op te rollen, waardoor het niet meer afgelezen kan worden. Door aan HDACs te binden, remmen HDIs hun werking en beïnvloeden zo de genexpressie.

Omdat ze epigenetica beïnvloeden, worden HDIs ingezet als medicijn tegen ziekten met een epigenetische oorzaak. Psychiaters en neurologen passen ze al langer toe als stemmingsstabilisatoren en anti-epileptica. Meer recent worden HDIs onderzocht als mogelijke remedies tegen kanker en immuunziekten.

Epigenetica + optogenetica = optoepigenetica

Epigenetische medicijnen zijn nu nog vrij aspecifiek. Ze raken net als een chemotherapie alle cellen. De Amerikaanse onderzoekers wilden daar verandering in brengen. Hiervoor ontwikkelden ze een techniek die ze chemo-optical modulation of epigenetically regulation transcription (COMET) doopten. Het idee hiervan is is dat je licht gebruikt om zeer lokaal en tijdelijk de genexpressie te beïnvloeden.

Licht wordt al een tijdje gebruikt om levende cellen te manipuleren, met behulp van optogenetica. Dit vakgebied maakt gebruik van genetisch gemodificeerde zenuwcellen die geactiveerd kunnen worden door er met licht op te schijnen. Zo kun je in realtime de activiteit van een enkele zenuwcel in levende dieren bestuderen.

Hetzelfde principe van activatie door licht pasten de Amerikanen toe in hun COMET moleculen. Alsof de termen al niet ingewikkeld genoeg zijn, hebben ze het over opto-epigenetica. Net als klassieke HDIs binden COMET moleculen aan HDAC enzymen en remmen die. Maar ze hebben een extraatje. Valt er licht op, dan verandert hun vorm. Haal je het licht weg, dan springen ze weer in hun oorspronkelijke stand. In de ene toestand remmen ze HDACs, in de andere doen ze niks. Ze hebben een aan- en uitknop.

Veel mogelijke toepassingen

De onderzoekers testten hun COMET moleculen in levende menselijke cellen uit een borsttumor. In het donker konden de HDACs ongestoord hun werk doen en remden daarmee de genexpressie. Werden de cellen met blauw licht beschenen, dan remden de COMET moleculen de HDACs. De genexpressie kwam weer op gang.

Deze techniek maakt zeer lokale en tijdelijke manipulatie van genexpressie mogelijk. Dat opent de deur voor tal van toepassingen, denken de onderzoekers. Zo kan deze techniek meer inzicht geven in hoe epigenetica werkt. Je kunt realtime en met grote precisie in levende cellen en organismen bestuderen wat er gebeurt als je genen tijdelijk aan- of uitzet. Ook denken ze aan de behandeling van ziekten waarin epigenetische factoren een rol spelen, zoals neurodegeneratie en sommige vormen van kanker. En dan niet a la chemokuur, maar alleen daar waar de tumor zit.

Surya A Reis et al. Light-controlled modulation of gene expression by chemical optoepigenetic probes. Nature Chemical Biologie, 14 maart 2016.

Ontdek meer in de special