Embryonale stamcellen kunnen van pas komen in de behandeling van vele verschillende ziektes. Die behandelingen zouden nog veel krachtiger zijn als onderzoekers het genoom van deze stamcellen zouden kunnen aanpassen. Maar er zit wellicht een adder onder het gras.
Een team van de Novartis Institutes for BioMedical Research in Boston ontdekte dat DNA-bewerking de meeste menselijke embryonale stamcellen doodt – en dat degenen die wel overleven een grote kans hebben op mutaties in een belangrijk anti-kanker gen. Cellen met zulke mutaties hebben veel meer kans om zich tot kankercel te ontwikkelen als ze vervolgens in een lichaam worden geïmplanteerd.
Embryonale stamcellen (ESCs) worden uit embryo’s gehaald of gecreëerd door andere cellen te herprogrammeren. Deze stamcellen kunnen uitgroeien tot elk celtype van het lichaam. Daardoor zouden ze bij vele verschillende ziektes kunnen helpen in de behandeling.
‘De mooiste dingen ontdek je door er niet specifiek naar te zoeken’
Medisch bioloog Yvette van Kooyk wil het immuunsysteem leren kankercellen aan te vallen door hun suikerjas-vermomming weg te knippen.
Eerder dit jaar verscheen bijvoorbeeld het bericht dat twee mensen met ernstige zichtproblemen na een behandeling weer veel beter konden zien. In hun ogen waren netvliescellen geïmplanteerd die uit ESCs waren gekweekt.
DNA-bewerking kan zulke therapieën nog krachtiger maken. Als iemand bijvoorbeeld een ziekte heeft die door een specifieke mutatie wordt veroorzaakt, zouden ESCs kunnen worden gemaakt van cellen uit zijn of haar lichaam. Onderzoekers kunnen dan de mutatie in die ESCs corrigeren, om vervolgens de gezonde weefsels terug te plaatsen in het lichaam.
Verdachte celdood
Maar toen het team van Ajamete Kaykas bij Novartis probeerde om de CRISPR-technologie te gebruiken om het genoom van ESCs aan te passen, stierven de meeste cellen. Vervolgstudies lieten zien dat het eiwit p53 verantwoordelijk was voor de celsterfte.
Normaal gesproken voorkomt p53 kanker. Dat doet hij door celzelfmoord in gang te zetten zodra hij gevaarlijke mutaties opmerkt. DNA-bewerkingstechnieken veroorzaken ook een soort mutaties door op een bepaalde plek in het DNA te knippen. Kennelijk zet dat p53 aan tot actie.
Een zorgelijk punt is dat de cellen die wél overleefden veel meer kans hadden op afwijkingen in p53. Onderzoekers kunnen ESCs met een defect p53 waar DNA in is bewerkt bijvoorbeeld laten uitgroeien tot snel delende cellen als huidcellen. Als die ESCs vervolgens in iemands lichaam worden geïmplanteerd, zouden de cellen nog meer mutaties kunnen ontwikkelen en uiteindelijk in kankercellen veranderen. Het risico daarop zou veel lager zijn als de ESCs in niet-delende cellen zoals neuronen worden omgezet.
Andere onderzoekers zijn verrast door de resultaten. ‘Ik ben geneigd dit onderzoek te geloven maar ik heb nog wel wat vragen,’ zegt Florian Merkle van het Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute, Verenigd Koninkrijk. DNA-breuken doen zich wel vaker voor in de cel, dus het is niet duidelijk waarom diegene die door CRISPR worden gemaakt zo’n sterke zelfmoord-reactie zouden veroorzaken.
Een andere vraag is of het ook in andere celtypes gebeurt. ‘Verschillende cellen hebben een ander repertoire van DNA-reparatie-enzymen’, zegt Ben Davies van Oxford University. ‘Dus het is moeilijk te voorspellen of dit fenomeen dezelfde soort celdoodreactie zou veroorzaken in andere cellen.’
Nieuwe vormen
Het goede nieuws is dat we mogelijk al oplossingen hebben. Onderzoekers hebben geavanceerde vormen van CRISPR-technologie ontwikkeld om DNA te bewerken. Deze zogeheten nickases en base editors scheiden de DNA-strengen niet helemaal. ‘Die zouden het p53-probleem dus niet veroorzaken’, zegt Robin Lovell-Badge van het Francis Crick Institute, Verenigd Koninkrijk.
Bovendien zou het tot de standaardprocedure moeten behoren om cellen die in het lab gekweekt zijn te controleren op p53-afwijkingen, zegt Merkle. Zijn team toonde vorig jaar aan dat zulke afwijkingen verbazingwekkend vaak aanwezig zijn in ESCs, zelfs als het DNA niet bewerkt is. Dat zou onderzoeksresultaten kunnen vertekenen bij cellen die gebruikt worden om behandelingen te testen voor allerlei soorten genetische afwijkingen.
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees verder: