Malariaparasiet geeft genetische geheimen prijs

Alle miljoenen slachtoffers ten spijt, weten we nog maar weinig over het leven van de malariaparasiet. Daarin komt verandering. Leidse onderzoekers hebben als eersten in de wereld een techniek ontwikkeld om de levensgang van de parasiet op genetisch niveau te onderzoeken.

Het is de precisie van de techniek die haar zo aantrekkelijk maakt. Je zou de Leidse parasitologen kunnen zien als genetische scherpschutters. Hun methode die ze in twee artikelen in Science publiceerden, (vorig jaar juni en vorige week donderdag), maakt het eindelijk mogelijk de malariaparasiet aan zeer doelgerichte genetische studies te onderwerpen. Je kunt precies die genen uitschakelen die je wilt uitschakelen (om daarmee hun functie te bestuderen), en je kunt nieuw DNA in het erfelijk materiaal van de parasiet brengen op een van te voren uitgekozen plek.

“Zulke systemen zullen een cruciale rol spelen bij het uitbreiden van onze kennis over de biologie van dit protozoön”, schrijven drs. Melissa van Dijk, dr. Chris Janse en dr. Andrew Waters in hun artikel. “Die kennis kan weer bijdragen aan het ontwikkelen van betere ideeën om de ziekte te bestrijden.”

“Uitbreiding van kennis hebben we hard nodig”, zegt dr. Andrew Waters desgevraagd. “De parasiet wordt steeds ongevoeliger voor anti-malariamiddelen. We willen erg graag weten hoe hij daarin slaagt, welke genen daarbij een rol spelen. We werken inmiddels samen met een groep uit Edinburgh en Londen. Met hen bestuderen we hoe een malariaparasiet ongevoelig kan worden voor het veelgebruikte medicijn chloroquine.”

De Leidse techniek is gebaseerd op een normaal biologisch proces, genaamd homologe recombinatie. De term slaat op het uitwisselen van stukjes DNA. Chromosomen doen dat sporadisch tijdens celdelingen. Maar ze doen dat nooit willekeurig, de stukjes DNA die ze onderling ruilen dienen aan een voorwaarde te voldoen: hun uiteinden moeten overeenkomen. Alleen dan kunnen de stukjes elkaars plaats innemen.

Van dat gegeven maakten de Leidse onderzoekers gebruik. Ze kozen uiteinden waarvan ze wisten dat ze in het erfelijk materiaal van de parasiet voorkwamen, en waarvan ze ook wisten wáár ze voorkwamen. Tussen die uiteinden plaatsten ze het zogenaamde DHFR-TS-gen. De parasiet gebruikt het eiwitprodukt van dit gen om resistentie te ontwikkelen tegen het medicijn pyrimethamine.

De combinatie - het DHFR-TS-gen met de uiteinden - werd in miljoenen parasieten gebracht. Daarna werden de organismen blootgesteld aan pyrimethamine. Alleen de exemplaren die de uitwisseling met succes hadden volbracht - en dus een DHFR-TS-gen rijker waren - overleefden. Bij nader onderzoek bleken de nog levende parasieten inderdaad het DHFR-TS-gen opgenomen te hebben, precies op de plek waar de Leidenaren het verwachtten.

“Je kunt ineens zoveel meer”, aldus Janse. “De techniek kan ons wellicht ook meer inzicht geven in de ingewikkelde levenscyclus van de parasiet. Je zou kunnen achterhalen welke genen het organisme nodig heeft om zich eerst in de lever en vervolgens in de bloedcellen te nestelen; of welke genen hij aanschakelt om zich in de mug te handhaven.” De Leidse parasitologen voerden hun experimenten uit op Plasmodium berghei, de parasiet die malaria kan veroorzaken bij knaagdieren. Inmiddels heeft een Amerikaanse collega van het National Institute of Health dezelfde techniek toegepast bij Plasmodium falciparum, de variant die jaarlijks 1,5 tot 2 miljoen menselijke slachtoffers maakt. Ook deze experimenten waren succesvol en zullen binnenkort in The Proceedings of the National Academy of Science worden gepubliceerd.

    • Marcel aan de Brugh