Wetenschappers hebben in beeld gebracht welke van je genen ‘aan’ staan

Met een nieuwe techniek kunnen wetenschappers nu in beeld brengen of genen in hersenen van levende mensen "aan" of "uit" staan.

|
11 augustus 2016, 9:19am

Beeld: H.-Y. Wey et al., Science Translational Medicine

Vooruitgang in hersenscantechnieken brengt ons dichter bij de hersenen dan ooit. Nu hebben onderzoekers weer eens iets voor het "eerst" in beeld gebracht met hersenscans: de epigenetische activiteit (de mechanismes die genexpressie beïnvloeden) in een levend stel hersenen. Dit kan helpen bij onderzoek naar de rol van epigenetica in verschillende stoornissen, en zou zelfs kunnen leiden tot nieuwe behandelingen.

De epigenetica kijkt naar veranderingen in genexpressie (of een gen aan of uit staat). Dit mechanisme wordt in verband gebracht aan allerlei aandoeningen, waaronder hersenafwijkingen zoals Alzheimer, schizofrenie en depressie.

"Je hebt de genen die je erft van je ouders, maar die genen kunnen tijdens je leven op verschillende manieren met elkaar interacteren. Dit kan weer allerlei gevolgen hebben, zoals ziektes," vertelt Jacob Hooker, een radioloog aan de Opleiding voor Geneeskunde van Harvard en coauteur van de studie. Dit kan het verschil maken tussen wel of niet ziek worden.

Hooker en zijn collega's proberen meer van de epigenetica in de hersenen te begrijpen. "We hebben een manier nodig om de epigenetische regulatie in beeld te brengen tijdens iemands leven," zegt hij. "Je kunt niet weten wat er precies is gebeurd als je wacht tot iemand doodgaat, zodat je slechts een momentopname van de hersenen kan onderzoeken."

Om dit te bewerkstelligen hebben de onderzoekers in de nieuwe studie, die woensdag werd gepubliceerd in het tijdschrift Science Translational Medicine, de dichtheid van een bepaald enzym, histon-deacetylase (HDAC), in beeld gebracht. Het is namelijk bekend dat dit enzym genexpressie reguleert en een rol speelt in bepaalde hersenfuncties.

Het blijft wel een uitdaging om dit in beeld te brengen in een levend stel hersenen. Hiervoor hebben de onderzoekers een radioactief stofje gebruikt, genaamd Martinostat, die aan de HCADs bindt om ze zichtbaar te maken in een PET-scan. Eerder werd deze techniek al getest op dieren, maar het is nu voor het eerst gedaan in mensen.

In de resultaten laten de rode gebieden de hoogste dichtheid van HCADs zien en de blauwe gebieden de laagste.

Figuur A laat een scan zien van een representatieve proefpersoon; figuur B laat individuele scans zien. Beeld: H.-Y. Wey et al., Science Translational Medicine

De onderzoekers hebben de hersenen van acht gezonde volwassen proefpersonen negentig minuten lang gescand, nadat de Martinostat was toegediend. Het ging niet zonder slag of stoot. "Het probleem is dat het radioactieve middel een halfwaardetijd heeft van slechts 20 minuten, dus we moesten het spul voor elke scan opnieuw produceren," vertelt Hooker.

Hij benadrukt ook het belang van financiering, aangezien er jaren onderzoek nodig is geweest voor kennis van de moleculen en de ontwikkeling van de techniek.

Hooker zegt dat de scans van de gezonde hersenen er ongeveer zo uit zagen als verwacht, maar hij was wel verbaasd over de consistentie van de HDACs, verspreid over het hele brein. "Dit zou kunnen betekenen dat ze ontzettend belangrijk zijn voor ons – dat de regulatie van de HADC's zo belangrijk is dat de hersenen ze heel strak reguleren," voegt hij toe.

Nu gaan de onderzoekers hun aandacht richten op hersenafwijkingen. Hooker zegt dat hij al een paar mensen met schizofrenie en Huntington's heeft gescand. Recent heeft hij ook financiering gekregen om mensen met Alzheimer te scannen.

Ze hopen dat hun werk kan leiden tot de ontwikkeling van epigenetische geneesmiddelen en een beter begrip van de verschillende ziekten die daaraan gelinkt zijn.