In Nederland kennen we 2 wetenschappelijke retina-onderzoekscentra, namelijk de onderzoeksgroep van prof.dr. f.p.m Cremers te Nijmegen en prof.dr. A. Bergen te Amsterdam.Tussen deze centra heerst een uitstekende samenwerkingsstructuur. Nijmegen legt zich hoofdzakelijk toe op vormen van Retinitis Pigmentosa, zoals Leber Congenitalis Amourosis (L.C.A), Bardet-Biedl syndroom, Joubert syndroom, en Usher syndroom. In Amsterdam ligt de nadruk opMacula Degeneratie (MD) en Glaucoom .
Leber Congenitalis Amourosis
In de Nijmeegse blindheid onderzoeksgroep wordt dus o.a. gewerkt aan de opheldering van aangeboren blindheid, in wetenschappelijke termen ‘Leber congenitale amaurosis’ (LCA) genoemd. Kinderen zijn bij de geboorte, of vlak daarna, ernstig slechtziend of blind. Er is geen waarneembare functie van het netvlies. De ogen bewegen vaak snel heen en weer (nystagmus) omdat fixatie niet mogelijk is.
Vanaf 1996 zijn er 7 genen gevonden die betrokken zijn bij LCA. In 1996, 1997 en 1998 werden achtereenvolgens de LCA genen GUCY2D, RPE65, en CRX gevonden. In 1999 werd door dr. A. den Hollander en collega’s in Nijmegen, in samenwerking met de groep van prof. dr. A. Bergen, (Amsterdam) het CRB1 gen gekloneerd betrokken bij retinitis pigmentosa. In 2001 toonde de groep van prof.dr. F.P.M. Cremers (Nijmegen) aan dat dit gen mutaties bevat bij circa 10% van patiënten met LCA. In 2000 werd het LCA gen AIPL1 gevonden. In 2001 identificeerde dr. R. Roepman en zijn collega’s in Nijmegen, in samenwerking met dr. P. Ferreira in Milwaukee, RPGRIP1, welke even later ook als LCA gen kon worden aangemerkt. In 2004 tenslotte werd het RDH12 gen gevonden als oorzaak van LCA. Defecten in deze genen verklaren in totaal circa 40% van de LCA.
Nieuwe strategie opsporing LCA genen
Het is duidelijk dat de afgelopen 5 jaar (2002 - 2007)er relatief weinig vooruitgang is geboekt in de opsporing van LCA genen. Dit zou verklaard kunnen worden uit de aanname dat de meest frequent gemuteerde genen het eerste gevonden werden, en dat er voor de opsporing van de resterende 60% van LCA genen nieuwe technieken nodig zijn en grotere groepen patiënten. Door intensieve samenwerking met o.a. dr. I. van den Born, Rotterdam, dr. B. Leroy, Gent, dr. K. Rohrschneider, Heidelberg, dr. R. Koenekoop, Montreal, dr. W. Berger, Zürich, dr. B. Wissinger, Tübingen, is er een groot aantal LCA patiënten voor wetenschappelijk onderzoek beschikbaar.
Klonering nieuw LCA gen: CEP290
Nijmegen heeft in samenwerking met dr. R. Koenekoop ( van origine Nederlander, thans werkend te Montreal) In een Frans-Canadese familie met vier LCA patiënten en vijf gezonde broers en zussen de klonering toegepast. De ouders waren van elkaar neef en nicht. Eerst is uitgesloten dat er in deze patiënten een bekende mutatie voorkwam in een van reeds bekende 7 LCA genen. Daarna is met een zogenaamde ‘microarray’ techniek 11.000 variante baseparen getest bij de vier LCA patiënten en werd een gemeenschappelijk stuk DNA aangetoondop chromosoom 12. Het betrof hier nog een aanzienlijk stuk DNA (5 miljoen baseparen; circa 2% van het totale humane genoom) waarin zich 15 genen bevonden. Andere onderzoekers vonden in één van deze genen, CEP290, een oorzakelijke verandering in een muis met retina degeneratie (rd16). Weer een andere groep vond mutaties in CEP290 bij patiënten met Joubert syndroom, een combinatie van nierfalen, hersenafwijkingen, en retina dystrofie. Dr. A. den Hollander (Nijmegen) en haar collega’s onderzochten CEP290 op defecten in de Frans-Canadese LCA familie en vond na enig speurwerk een oorzakelijk defect. De consequentie van dit defect is dat circa 60% van het CEP290 eiwit niet volledig wordt gemaakt. Het vermoeden bestaat dat de restactiviteit van CEP290 een verklaring is waarom deze LCA patiënten geen nier- en hersenafwijkingen vertonen.
De mutatie gevonden in de Frans-Canadese familie werd aangetoond bij circa 16 van 76 (circa 20%) van alle LCA patiënten, waarmee deze mutatie veruit de meest frequente mutatie is van alle mutaties tot dusverre bekend. In vier patiënten werd deze mutatie in beide gekopieën gevonden, in 12 gevallen samen met een andere CEP290 mutatie. Dit betrof 7 Nederlandse, 4 Duitse, 4 Canadese, en 1 Italiaanse patiënt. Met deze bevinding zijn we nu in staat bij 60% van alle nieuwe LCA patiënten de genetische oorzaak op te sporen.
Functie CEP290 eiwit
De exacte functie van het CEP290 eiwit is nog niet bekend, maar er zijn wetenschappelijke gegevens beschikbaar waaruit we kunnen afleiden bij welk proces CEP290 betrokken is. Eerder is aangetoond dat CEP290 bindt aan RPGR. Mutaties in het gen dat codeert voor RPGR zijn de oorzaak van 70% van alle gevallen met X-chromosomale retinitis pigmentosa. Voor RPGR was eerder aangetoond dat het lokaliseert in het zogenaamde ‘connecting cilium’ van fotoreceptorcellen. Fotoreceptorcellen, de ‘staafjes’ en ‘kegeltjes’, hebben als primaire functie om lichtsignalen (fotonen) om te zetten naar signalen die uiteindelijk via zenuwcellen worden doorgegeven aan enkele gebieden in de hersenen (de visuele cortex) die deze informatie omzetten.
Staafjes en kegeltjes (fotoreceptoren)
Staafjes zijn vooral betrokken bij zwart-wit zien in een donkere omgeving; kegeltjes zijn betrokken bij kleurenzien overdag en zijn belangrijk voor contrast zien en scherpzien, nodig voor lezen, autorijden, enz. Fotoreceptor cellen bestaan uit drie functionele eenheden, nl. het kernlichaam (waarin zich de kern bevindt), het binnenste segment, en het buitenste segment. In het buitenste segment bevinden zich de fotoreceptor pigmenten, rhodopsine (in staafjes) en de kleurenzien opsines (groen, rood, en blauw), in de kegeltjes. Tussen het binnenste en buitenste segment bevindt zich een smalle verbinding, waarin het connecting cilium zich bevindt. Het connecting cilium kan beschouwd worden als een transportband die diverse eiwitten en andere moleculen van de binnenste segmenten naar de buitenste segmenten transporteert en in omgekeerde richting. De buitenste segmenten van staafjes fotoreceptoren omvatten circa 1000 ‘discs’, een soort van pannenkoeken, waarin zich de fotopigmenten bevinden. Iedere dag worden 100 (10%) van deze discs als het ware afgestoten en verwerkt door het pigment epitheel. Tegelijkertijd worden er iedere dag evenveel nieuwe discs aangemaakt. Vele moleculen die voor deze aanmaak noodzakelijk zijn worden via het connecting cilium naar de buitenste segmenten getransporteerd. Eerder is gevonden dat o.a. RPGR, CEP290, en RPGRIP1, lokaliseren in het connecting cilium. Defecten in deze genen zorgen er o.a. voor dat rhodopsine pigment moleculen niet goed getransporteerd worden van de binnenste naar de buitenste segmenten. Ze hopen zich op in de binnenste segmenten en leiden langzaam maar zeker tot een vergiftiging van de fotoreceptoren, waarna deze afsterven.
Een tekort aan CEP290 eiwit heeft dus een schadelijke invloed op de werking van het connecting cilium, waardoor bepaalde eiwitten niet hun eigenlijke plaats van bestemming bereiken. Steeds meer genen worden gevonden die coderen voor eiwitten die een rol spelen in het transport van moleculen in fotoreceptoren. Dit is met name ook het geval bij een aantal complexe oogziekten, zoals Bardet-Biedl syndroom, Joubert syndroom, en Usher syndroom.
Voortgang per 2008
De komende jaren dient de bovenbeschreven strategie verder te worden ontwikkeld om nieuwe genen voor retina degeneratie op te sporen en de functie op te helderen van de betrokken eiwitten. Hiermee kan de basis gelegd worden van een effectieve moleculaire diagnostiek en de ontwikkeling van nieuwe therapieën.
Het menselijk lichaam is opgebouwd uit miljoenen cellen. Elke cel bestaat weer uit naar schatting 35.000 DNA moleculen oftewel genen.De helft wordt verkregen van vader en de andere helft van moeder. Tesamen vormen deze genen het zogenaamde DNA-paspoort, d.w.z. de genen bepalen het uiterlijk en het innerlijk, zoals bijvoorbeeld de vorm van het lichaam, de kleur van het haar, het aantal vingers en tenen, de sterkte van het hart, de kwaliteit van de bloedvaten, enzovoorts. Maar in het paspoort zijn ook al ziekten en afwijkingen opgeslagen.
Deze chronische aandoeningen presenteren zich al direct na de geboorte of in de loop van het verdere leven. Zij kunnen ook door bepaalde risicofactoren zoals roken, stress, overmatig alcoholgebruik, enzovoorts, actueel worden.
Een gen wordt o.a. gevormd door een snoer van eiwitten (proteïnen).
Gentherapie is de behandeling van erfelijke of niet-erfelijke ziektes door het inbrengen van een DNA molecuul oftewel een gen, dat de ziekte kan stoppen of zelfs kan genezen. Hiervoor moet het gen van een bepaalde RNA of eiwit worden voorzien.
Het is niet eenvoudig om een dergelijk gen in een cel te krijgen. Een van de mogelijkheden om het gen in te brengen is door het in te bouwen in het genetisch materiaal van een virus. Een virus is in staat zoogdiercellen te infecteren. Door de infectie gaat het DNA dat zich in het virus bevindt de cel in en gaat zich daar delen tot vele kopieën. Deze kopieën worden van een eiwitjasje voorzien waarna de cel kapot gaat en de virussen vrijkomen. De virussen die bij gentherapie gebruikt worden zijn dusdanig veranderd dat zij wel nog cellen kunnen infecteren, maar geen ziekte overbrengen. In plaats van de genen die normaal door het virus gebruikt worden voor de deling kan hiervoor een gen ingebracht worden dat een blauwdruk bevat van een eiwit dat afwezig is.
Gentherapie bij retinaziekten
De retina (het netvlies) is ongeveer zo dun als een vloeitje en bestaat uit meerdere lagen. De voorste laag is het pigment epitheel. Deze laag beschermt de achterliggende lagen tegen overmatig zonlicht. Bij retinaziekten is het pigment epiteel (veelal) aangedaan tengevolge van een foutief gen. Om dit te repareren kan in principe een dergelijk veranderd virus in contact met de pigment epitheel of netvliescellen worden gebracht.
Daartoe spuit men een groot aantal van deze virussen in tussen het netvlies en het pigment epitheel. Na 1 dag is deze vloeistof weer opgenomen door het omliggende weefsel en liggen het pigment epitheel en netvlies weer tegen elkaar aan, waardoorin principe het reparatieproces zich zal voltooien.
Tot zover het principe. Zodra bekend iz welke genen c.q. eiwitten zijn aangedaan, kan het principe in werkelijkheid worden toegepast. De ontwikkelingen op dit gebied zijn zeer hoopgevend. Toch zal het nog vele jaren van studie en onderzoek vergen.