Haarspeld vliegt uit de bocht

Zelfs na meer dan 25 jaar onderzoek blijft hiv raadsels opwerpen voor virologen. Zo is nog steeds niet helemaal duidelijk hoe het aidsvirus zich vermenigvuldigt. In het wetenschappelijke tijdschrift Cell beschreven onderzoekers van het AMC onlangs nieuwe inzichten in het moleculaire mechanismem achter een haarspeldvormig stukje RNA van het virus. Mogelijk biedt dit aanknopingspunten voor nieuwe therapieen.

Het is geen geheim dat de wandelgangen van wetenschappelijke congressen soms meer opleveren dan de lezingen die er worden gehouden. AMC’er Alex Harwig ondervond dat begin dit jaar aan den lijve tijdens een groot aidssymposium in Amsterdam, waar hij een poster presenteerde met recente resultaten van zijn promotie-onderzoek. `Op een gegeven moment bleef een man wel heel erg lang staan kijken en lezen, alsof hij geen enkel detail wilde missen’, vertelt Harwig. `We raakten daardoor in gesprek, en toen bleek dat hij in Frankrijk onderzoek deed binnen hetzelfde veld als ik. Op mijn poster dacht hij een missing link te hebben gezien voor zijn eigen studie. Wij hadden in het AMC via deep-sequencingstudies met snelle computers het complete RNA bepaald van besmette cellen die hiv produceren. Daarbij hadden we kleine virale RNA-fragmenten gevonden waar de Fransman naarstig naar op zoek was – vandaar zijn interesse.’
De toevallige ontmoeting mondde vrij rap uit in een samenwerking tussen het Laboratorium voor Experimentele Virologie van het AMC (waar Harwig werkt bij Ben Berkhout, hoogleraar Humane Retrovirologie) en de Laboratoires de Virologie Moleculaire in Montpellier (waar zijn Franse collega, Monsef Benkirane, aan verbonden is). Harwig kreeg vervolgens vanuit Zuid-Frankrijk allerlei reagentia toegestuurd om nader te bepalen hoe die RNA-fragmentjes in de cel gemaakt worden. Eind september publiceerden ze de uitkomsten van deze gezamenlijke studie in Cell.

Dat de publicatie uitgerekend in dit blad staat, berust volgens Ben Berkhout op een mooie speling van het lot. `Het artikel gaat over TAR, een RNA-fragment van hiv waar ik eind jaren tachtig al onderzoek naar deed in de VS. In 1989 en 1990 haalde ik er als jonge onderzoeker twee keer Cell mee.  Destijds mijn eerste echte wetenschappelijke claim-to-fame, en een opstap voor mijn huidige loopbaan in het AMC. Met dit nieuwe onderzoek lijkt de cirkel na ruim twintig jaar weer rond.’

Levenscyclus
Om de rol van TAR te begrijpen, lijkt een korte les over de levenscyclus van hiv onontbeerlijk. Hiv is een retrovirus, dat zich na een infectie alleen kan vermenigvuldigen door de celmachinerie van de patient te misbruiken. Een horde voor het virus is dat zijn genetische informatie vastligt in RNA, terwijl die bij mensen zit opgeslagen in DNA. Daar heeft hiv echter iets op gevonden: met een speciaal enzym (reverse transcriptase) wordt eerst het eigen RNA vertaald naar `viraal’ DNA, dat daarna naadloos kan worden ingebouwd in het DNA van de geinfecteerde cel.

Maar het ergste voor de patient moet dan nog komen: wanneer zo’n cel eiwitten aanmaakt, wordt het DNA afgelezen – inclusief de genen van het virus – en komen talloze kopieen van het virale RNA vrij. Dat levert evenzovele nieuwe virusdeeltjes op, die uitbreken en andere cellen binnendringen.

Doordat hiv het vooral heeft gemunt op afweercellen leidt dat uiteindelijk tot een verstoord immuunsysteem: de patient krijgt aids.
In bovenstaande cyclus speelt TAR (ofwel Trans-Activation Response-element, zoals het RNA-fragment officieel heet) een cruciale rol. Berkhout: `TAR werkt als een moleculaire schakelaar die ervoor zorgt dat de virale replicatie wordt aangezet. Zonder dit RNA-fragment kan hiv zich niet vermenigvuldigen. TAR is onderdeel van een soort drietrapsraket. Eerst bindt het kleine eiwit TAT (Trans-Activator of Transcription, red.) aan het haarspeldvormige TAR, waarna die combinatie een zogeheten promoter activeert. Die zorgt er op zijn beurt voor dat begonnen wordt met de transcriptie, het aflezen van het virale DNA in RNA, en met de vertaling daarvan in nieuwe eiwitten. Vroeger dachten we dat dit het hele verhaal was, maar inmiddels weten we dat het allemaal gecompliceerder is. Ook het virale RNA blijkt in- en uitgeschakeld te kunnen worden, bij dat proces blijkt TAR eveneens betrokken.’

In het AMC probeert Harwig dit fenomeen sinds begin vorig jaar verder te doorgronden. `Maar in Frankrijk was men hier dus ook mee bezig’, vertelt de promovendus. `Daar waren ze gestuit op een bepaald eiwitcomplex, “microprocessor” genaamd, waarvan ze hadden ontdekt dat het bij hiv zorgt voorhet blokkeren van het virale RNA. Hun vraag was alleen hoe dat precies op moleculair niveau zit. Het antwoord vonden we dankzij onze sequencing-studies. In de Cell-publicatie laten we zien dat het eiwitcomplex aan TAR bindt en het haarspeld-RNA vervolgens in stukken knipt. Daardoor wordt de transcriptie van de virale genetische informatie afgekapt en ontstaan er “stille” kopieen van hiv-DNA, die elk moment weer actief kunnen worden.”

Bredere impact
Volgens Berkhout levert de vondst van Harwig en co niet alleen meer kennis op over de replicatie van hiv, maar ook aanknopingspunten voor verder wetenschappelijk onderzoek. `Ik denk dat deze ontdekking een bredere impact kan hebben op de moleculaire biologie, want het microprocessor-complex blijkt eveneens aan heel andere genen te kunnen binden. Wellicht fungeert het daar ook als een regeleiwit, en geeft onderzoek naar de werking van microprocessor ons straks nieuwe inzichten over genregulatie’, aldus de hoogleraar.

Binnen de hiv-wereld zou het ook implicaties kunnen hebben, zo speculeert Berkhout. `We realiseren ons maar al te goed dat je aids niet echt kunt genezen met de bestaande medicijnen, zoals de virusremmers. Op zich zijn die wel succesvol, maar op zijn best wordt aids daarmee een chronische ziekte. Na een besmetting blijft een hiv-patient het virus immers altijd bij zich dragen – het heeft zich heel goed verstopt in zijn DNA. Om hiv volledig te verslaan, zou je ook de stille kopieen in het DNA willen klaren of willen blokkeren. Mogelijk kan dat via TAR, door op moleculair niveau in te grijpen op de schakelaar en daarmee op het aflezen van het virale DNA. Dus wie weet zal onze nieuwe kennis bijdragen aan nieuwe behandelmogelijkheden voor hiv.’

Bron: Nieuwsbank.nl