RNAi in onderzoek en geneeskunde
De ontdekking dat genen kunnen worden uitgeschakeld door segmenten van dsRNA die in cellen in weefselkweek worden ingebracht, heeft een revolutie teweeggebracht in de studie van de genfunctie. Het stilleggen van genen door dsRNA maakt gebruik van de natuurlijk voorkomende celmachines die betrokken zijn bij de verwerking van miRNA in eukaryote cellen. Zo wordt bijvoorbeeld elk dsRNA door het enzym DICER in kleine stukjes gesplitst. Deze stukjes worden korte interfererende RNA’s (siRNA’s) genoemd en zijn ongeveer 20 tot 25 nucleotiden lang. Net als miRNA bindt siRNA zich aan het RISC en klieft het de doelsequenties van het mRNA.
Er zijn verschillende soorten synthetische dsRNA’s die kunnen worden gebruikt om de genfunctie te verstoren. Veelgebruikte moleculen zijn siRNA, dat de DICER-splitsing omzeilt, en small hairpin RNA (shRNA), dat eigenlijk één RNA-streng is die twee unieke siRNA-segmenten bevat die tot een dubbele streng zijn gevouwen, waarbij de aangrenzende nucleotiden door verhitting (annealing) zijn verbonden in plaats van door complementaire basenparen. Hierdoor ontstaat een structuur die op een haarspeld lijkt omdat hij aan één uiteinde een strakke lus heeft. In een cel wordt het shRNA door DICER in de twee samenstellende siRNA’s gesplitst.
RNAi is een buitengewoon krachtig onderzoeksinstrument. Synthetische dsRNA’s zijn ontworpen om de expressie van specifieke genen te verhinderen, waardoor genetici de activiteit van genen kunnen manipuleren om hun functies beter te begrijpen. Bovendien dragen abnormaal overactieve genen bij tot bepaalde ziekten bij de mens, en het uitschakelen van deze activiteit met behulp van RNAi is een belangrijk onderzoeksterrein geworden. RNAi wordt onderzocht als een vorm van behandeling voor een verscheidenheid van ziekten, waaronder maculaire degeneratie, hepatitis, AIDS, de ziekte van Huntington, en kanker.
In maculaire degeneratie, kunnen RNA-sequenties die de productie van een eiwit genaamd vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF) in cellen van het netvlies blokkeren, de overmatige groei van netvliesbloedvaten, die lekken en leiden tot verlies van het gezichtsvermogen, afremmen. RNAi-behandelingen voor maculadegeneratie omvatten de injectie van “naakt RNA” in het oog. De term “naakt RNA” wordt gebruikt om deze aanpak te onderscheiden van die waarbij gebruik wordt gemaakt van virale vectoren om dsRNA in zieke cellen in te brengen. In vectoren opgenomen interfererende RNA’s worden bestudeerd op hun doeltreffendheid om de groei van tumoren te vertragen. Zo zijn mRNA-transcripten van genen waarvan bekend is dat zij bij bepaalde vormen van kanker overactief zijn, nuttige doelwitten voor op RNAi gebaseerde behandelingen, die overactieve genen het zwijgen kunnen opleggen en de voortgang van de ziekte kunnen vertragen.
Factoren zoals ervoor zorgen dat de interfererende RNA’s de cellen bereiken en dat de virale vectoren zelf geen aanleiding geven tot gevaarlijke bijwerkingen, hebben de ontwikkeling van RNAi-therapieën bemoeilijkt. Bovendien kunnen sequentieovereenkomsten tussen genen ertoe leiden dat dsRNA’s zich binden aan anders goed functionerende genen. Dit kan resulteren in het uitschakelen van gezonde genen die van vitaal belang zijn voor de normale celfunctie. Toch blijft de techniek veelbelovend voor toepassingen in de geneeskunde.
Kara Rogers