Polymeren als 'vervoermiddel' voor DNA

De snel groeiende kennis over de genetischeachtergond van ziekten heeft de laatste jaren gezorgd voor eentoenemend interesse in gentherapie. Maar, is de vraag, hoe breng jezo'n stukje DNA nu precies die ene gewenste cel in? In Utrechtzoeken prof.dr.ir. Wim Hennink en zijn medewerkers het antwoord ingrote moleculen, de zogeheten polymeren.

Stel je moet een partij groente naar een klant in Zuid-Europabrengen. Dan heb je aan de ene kant een goede vrachtauto nodig meteen sterke motor, een optimale klimaatbeheersing en een soepellaad- en lossysteem. Aan de andere kant doe je niets zonder eenchauffeur die weet waar het spul heen moet, die redelijk kankaartlezen en die ook nog een beetje de taal van het landspreekt.

De constructie van een 'vrachtauto' met de optimalefarmaceutische eigenschappen om de werkzame stof door het lichaamte vervoeren, en het vinden van de beste 'moleculaire chauffeur'.Zo zou je de twee aspecten kunnen omschrijven van het onderzoek datwordt verricht in de Utrechtse disciplinegroep Biofarmacie enFarmaceutische Technologie. Begin dit jaar promoveerden twee aio'sop de eigenschappen van het door prof.dr.ir. Wim Henninkontwikkelde polymeer p(DMAEMA), dat met name voor het transport vanDNA een aantal veelbelovende eigenschappen lijkt te bezitten.

De gedachte om een polymeer als 'drager' voor geneesmiddelen tegebruiken is niet nieuw, vertelt Hennink. "De meeste pillen die wijslikken, bevatten naast het werkzame bestanddeel een of meerhulpstoffen. Soms zijn die nodig om het pilletje een hanteerbareomvang te geven, maar ook worden zij gebruikt om de werkzame stofop een effectieve manier in het lichaam af te geven.

"In de jaren vijftig is in dat verband voor het eerst naarpolymeren gekeken, grote moleculen die bestaan uit een chemischeverbinding van steeds repeterende kleine bouwstenen, de zogehetenmonomeren. Een groot voordeel van polymeren is dat ze in staat zijnom een meegevoerde stof niet in één keer maardruppelgewijs in het lichaam te verspreiden. Zo zijn op dit momentanticonceptie-implantaten op basis van polymeren in gebruik die hetanti-conceptiehormoon twee tot vijf jaar onafgebroken blijvenafgeven."

Omdat aan de uiteinden van de polymeerketens eiwitverbindingenkunnen worden gekoppeld - in de eerder gehanteerde beeldspraak: dechauffeurs -worden polymeren sinds de jaren zeventig ook gebruiktvoor het zogeheten 'targeten'. Door een specifiek eiwit tegebruiken dat alleen één bepaald soort cellen herkent,kan het polymeer worden ingezet om een stof uitsluitend naar dieene cel te brengen. Het kan daarbij gaan om een geneesmiddel. Maarhet kan - bijvoorbeeld bij de bestrijding van kanker - ook gaan omgiftige stoffen die in het kader van chemotherapie op tumorcellenkunnen worden afgestuurd zonder elders in het lichaam schade aan terichten.

Methacrylaat

De opkomst van gentherapie (zie kader) leidde tot de behoefteaan 'dragers' die DNA door het lichaam konden vervoeren.Aanvankelijk werd gekozen voor virussen, waarvan het eigen erfelijkmateriaal was vervangen door het af te leveren DNA. Hoewel diemethode redelijk werkt, heeft ze als nadeel dat virussen vaak een -in dit geval ongewenste - reactie van het afweersysteem oproepen.Een jaar of zes geleden stelde Hennink zichzelf daarom de vraag ofeen polymeer niet beter geschikt zou zijn voor het transport vanhet DNA.

In 1994 begon promovenda Petra van de Wetering met haaronderzoek en zij constateerde al snel dat het door Henninkontworpen synthetische polymeer met de fraaie naampoly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylaat, roepnaam p(DMAEMA), zijnwerk in het laboratorium buitengewoon effectief deed. "Ik benallerlei eigenschappen van het molecuul gaan variëren, maarhet polymeer waarmee we begonnen, bleek verreweg het best tewerken. Om te controleren of de combinatie van polymeer en DNA ookecht in de cel zou doordringen, hebben we een stuk DNA genomen datzorgt voor de productie van een eiwit dat we met een specialetechniek een blauw kleurtje kunnen geven. Toen we het polymeer-DNAmengsel in een vloeistof met kankercellen brachten, zag je diecellen inderdaad na enige tijd blauw worden."

Vrijwel tegelijk met Van de Wetering begon ook de uit Taiwanafkomstige Jong-Yuh Cherng in Utrecht als aio. Hij concentreerdezich met name op de meest ideale verhouding van polymeer en DNA(3:1) en stelde vast op welke manier de stabiliteit en dehoudbaarheid van het geneesmiddel het best kunnen wordengegarandeerd. Zeer belangrijk werk, aldus Hennink. "Er is altijdveel aandacht voor de werking van geneesmiddelen, voor hun medischeeigenschappen kortom. Maar men vergeet vaak dat de werking heelsterk afhangt van goede farmaceutische toedieningsvormen. Ik hebhet gevoel dat die kant van de zaak soms ernstig wordtonderschat."

Octrooi

Hennink gunt zijn promovendi alle eer in wat hij een doorbraakvan formaat noemt. "We moeten weliswaar nog uitzoeken of p(DMAEMA)ook in het lichaam werkt en we moeten ons nu ook serieus gaan bezighouden met het 'targeten'. Maar gezien de resultaten tot nu toe hebik er alle vertrouwen in dat we een 'drager' hebben ontwikkeld dievoor tal van geneesmiddelen kan worden gebruikt, want in feite isdeze technologie natuurlijk universeel toepasbaar."

Dat Hennink al vroegtijdig dacht dat hij op het goede spoor zat,blijkt uit het feit dat hij al in 1995 een octrooi aanvroeg opp(DMAEMA) als middel voor 'gen-delivery'. Dat octrooi is wat deUtrechtse hoogleraar betreft overigens niet bedoeld om er schatrijkvan te worden. "Je doet zoiets vooral om een commerciëlepartner in jouw werk te interesseren door hem exclusiviteit tebieden. Wij hebben al in 1994 een overeenkomst gesloten met hetLeidse bio-techbedrijf Octoplus BV, waarin wij hen een exclusievelicentie op p(DMAEMA) hebben gegeven in ruil voor vervolgopdrachtenvoor onderzoek. En ja, als de productie van p(DMAEMA) in detoekomst winstgevend zou blijken te zijn, dan kunnen wij uiteraardrekenen op een deel van de royalties."

Hennink is zeer te spreken over de gevolgde werkwijze, in zijnogen een schoolvoorbeeld van de manier waarop universitaironderzoek zou moeten worden ingericht. "Wij zijn ons werk begonnenmet geld uit de eerste geldstroom, zonder enige externe druk op derichting van het onderzoek. Als je dan iets vindt, word je vanzelfinteressant voor externe partners die het vervolgonderzoek voor jefinancieren, zodat jij met je universitaire geld weer iets nieuwskunt gaan doen. Nee, ik heb nooit overwogen om zelf een BV op terichten. Waarom zou ik me al die rompslomp op de hals halen als erbedrijven zijn waarmee ik zo in zee kan gaan? Zolang de eerstegeldstroom op peil blijft en voldoende ruimte biedt voorfundamenteel onderzoek, is deze constructie toch ideaal?"

Erik Hardeman

Gentherapie

Gentherapie is het introduceren van genen (stukken DNA) incellen van patiënten met het doel om genetische afwijkingen tecorrigeren of te beïnvloeden. Een kapot gen kan tot gevolghebben dat een bepaald eiwit niet wordt geproduceerd of dat er eengiftig eiwit wordt geproduceerd. Omdat elk eiwit verantwoordelijkis voor het vervullen van een bepaalde taak in de cel, leidt eengenetische fout dus meestal tot een verstoorde celfunctie. Door hetdefecte gen te vervangen door een 'gezond'stuk DNA, kan de storingworden aangepakt, een methode die al wordt toegepast in het gevalvan bijvoorbeeld 'cystic fibrosis', een erfelijke ziekte, waarbijop de longen een taaie slijmlaag ontstaat.

Ook in de strijd tegen kanker biedt gentherapie wellichtmogelijkheden. Zo wordt al geëxperimenteerd met demogelijkheid om een zogeheten 'zelfmoordgen' in een kankercel tebrengen. Het gaat daarbij om een gen dat de productie van eengiftig eiwit stimuleert dat de cel doodt. Ook kan een gen wordeningezet dat stoffen helpt produceren die de bloedtoevoer naar dekankercel stoppen, zodat die afsterft. Een gen tenslotte dat ervoorzorgt dat op de wand van een tumorcel een bepaald eiwit wordtgepresenteerd, maakt die cel herkenbaar voor het afweersysteem, dathaar vervolgens kan opruimen.

E.H.