Een kleine nanocapsule kan CRISPR-gentherapie in de hersenen afleveren en zo kwaadaardige tumoren de kop indrukken.

Een nanocapsule die CRISPR-gentechnologie aflevert in de hersenen, kan helpen bij de behandeling van een van de agressiefste vormen van hersenkanker, zogeheten glioblastomen. In experimenten met muizen riep de techniek de tumorgroei een halt toe en de verlengde die de levensduur van de muizen.

CRISPR is een techniek waarmee je genetisch materiaal kunt invoegen, verwijderen en wijzigen. De techniek is veelbelovend voor de behandeling van bepaalde aandoeningen. In vergelijking met andere genbewerkingsmethoden is CRISPR namelijk nauwkeurig en goedkoop. Maar momenteel is het lastig om CRISPR in de hersenen toe te passen.

De lancering van een tijdmachine
LEES OOK
De lancering van een tijdmachine

Voor gericht CRISPR-gebruik in de hersenen is meestal een directe injectie in het hersenweefsel nodig. De CRISPR-technologie kan ook worden ingebracht in niet-ziekteverwekkende virussen, die vervolgens in de bloedbaan worden gespoten. Beide methoden brengen echter grote nadelen met zich mee, zoals het mogelijk beschadigen van het hersenweefsel. Bij de tweede methode is het bovendien lastig om virussen de gentherapie op een exacte locatie te laten afleveren. Dit zorgt voor een verhoogd risico op ernstige bijwerkingen, zoals ongewenste genetische mutaties.

Barrière

Door CRISPR te verpakken in speciaal ontworpen nanocapsules – minuscule niet-giftige polymeerbelletjes – konden onderzoekers al eerder deze problemen op andere plekken in het lichaam aanpakken. Maar het gebruik van de techniek in de hersenen blijft lastig. Dat komt grotendeels doordat het moeilijk is om de nanocapsule voorbij de bloed-hersenbarrière te krijgen. In de hersenen zijn bloedvaten namelijk minder doorlatend dan verderop in het lichaam. Dat beschermt het brein tegen schadelijke indringers. ‘Hersenziekten, waaronder hersentumoren, zijn door de bloed-hersenbarrière bijzonder lastig te behandelen’, zegt neurochirurg Dimitris Placantonakis van de Grossman School of Medicine van de New York-universiteit in de Verenigde Staten.

Illustratie van het CRISPR-Cas9-mechanisme. Het blauwe Cas9-eiwit knipt het PLK1-gen door op de plek waar het oranje CRISPR-gids-RNA het aanwijst. Beeld: Scanpix /Science Photo Library, CC2.0

Onderzoeker biomedische polymeren Yan Zou van het Henan-Macquarie University Joint Center for Biomedical Innovation heeft nu met haar collega’s een nanocapsule ontworpen die door deze barrière heen kan. Hiermee konden de onderzoekers CRISPR-gentherapie toedienen aan muizen met hersentumoren.

Veel kleiner

Bij dit onderzoek gebruikten de wetenschappers CRISPR om het gen PLK1 te bewerken, dat de ontwikkeling van nieuwe cellen regelt. In een glioblastoom werkt dit gen in overdrive. De muizen kregen een enkele injectie in hun staart. Bij muizen die de CRISPR-nanocapsules toegediend kregen, stokte de tumorgroei. Hun mediane overlevingstijd was 68 dagen.

De muizen in de controlegroepen kregen microcapsules met ander genetisch materiaal of een zoutoplossing. Die muizen overleefden hooguit 24 dagen. Bovendien veroorzaakte de nieuwe techniek minder dan een verwaarloosbare 0,5 procent aan ongewenste genetische mutaties in weefsel waar de kans op het ontstaan daarvan het grootst is.

Een doorsnede van een brein met een kwaadaardig glioblastoom aan de linkerkant. Beeld: Wikimedia Commons / Sbrandner. CC4.0

Met een grootte van slechts 30 nanometer is de nanocapsule veel kleiner dan de meeste capsules die momenteel in gebruik zijn. Die zijn namelijk vaak tussen de 100 en 500 nanometer groot. Bovendien heeft de capsule een bijna neutrale lading. Positief geladen nanodeeltjes zijn giftig voor het lichaam, waardoor ze in de bloedbaan meestal worden vernietigd.

‘Voor zover wij weten, vertegenwoordigen onze nanocapsules een eersteklas niet-invasieve en niet-virale techniek die gentherapie effectief en veilig levert aan de hersenen en glioblastomen’, schreven Zou en haar collega’s afgelopen week in een publicatie in Science Advances.

‘Dit is echt spannend’, zegt Placantonakis. Er is veel verder onderzoek nodig, zegt hij, maar het is een bemoedigende eerste stap. De onderzoekers zijn hoopvol dat deze techniek ook nuttig kan zijn voor de behandeling van andere hersenaandoeningen dan glioblastomen.