GEN-EXPRESSIE OP DNA-CHIPS

Ons lichaam breekt de meeste medicijnen zo snel mogelijk af omdat ze niet als heilzaam maar als lichaamsvreemde stoffen worden beschouwd. Slecht in water oplosbare geneesmiddelen worden in de lever uit de bloedbaan gefilterd en vervolgens geoxideerd door het cytochroom P-450 systeem, bestaande uit een aantal enzymen. De mens heeft een honderdtal genen die voor P-450-enzymen of hun onderdelen coderen. De P-450-enzymen oxideren lichaamsvreemde stoffen, wat betekent dat er hydroxyl(OH-)groepen aan worden geplakt.

Daardoor lossen ze beter op in water. De lever dropt ze weer in de bloedbaan en de nieren kunnen ze nu met de urine naar buiten werken. Jammer genoeg werkt deze vernietigingsmachinerie niet altijd in ons voordeel. Sommige P-450-enzymen zetten onschadelijke lichaamsvreemde stoffen om in schadelijke verbindingen. Dat gebeurt ook bij geneesmiddelen. De bijwerkingen van sommige bloeddrukverlagers (bètablokkers) en middelen tegen angst en fobieën (valium en enkele varianten) ontstaan alleen door de activiteit van het P-450-systeem. Dat niet iedereen er last van heeft komt doordat er binnen de mens een genetische variatie van P-450-genen bestaat die er voor zorgt niet alle mensen hun ingeslikte medicijnen via hetzelfde metabolisme afbreken.

Er kunnen onderweg andere verbindingen ontstaan die soms schadelijk kunnen zijn. Farmaceutische industrieën die geen middelen op de markt willen brengen waar het P-450-systeem van sommige mensen door ontspoort, willen niets liever dan zo vroeg mogelijk weten welke P-450-enzymen aangeschakeld worden in reactie op een verbinding die kandidaat is om als medicijn op de markt te komen. Als het P-450-systeem er metabolieten van gaat produceren die onacceptabele bijwerkingen veroorzaken, kan de ontwikkeling beter vroegtijdig gestaakt worden. Zelfs als die bijwerking maar bij een paar procent van de mensen met een afwijkend gen dreigt op te treden. Tot voor kort vergde het ondoenlijk veel laboratoriumwerk om de mogelijke reacties van het PP-450-systeem te onderzoeken.

Bij genchipfabrikant Affymetrix is nu echter een genchip gemaakt die het onderzoek naar afbraak en bijwerkingen vergemakkelijkt en versnelt. De GeneChip CYP450 assay die Affymetrix sinds november vorig jaar verkoopt bevat fragmenten (oligonucleotiden) van alle bekende mutaties van de 2D6 en 2C19 genen van het P-450-systeem. De chip past in een diagnosesysteem dat begint met een celkweek van menselijke (lever)cellen die een medicinale stof krijgt te verwerken. De cellen gaan een of meerdere genen van het P-450-systeem aflezen om enzymen te maken die de xenobiotische (lichaamsvreemde) stof kunnen omzetten. Genen die worden afgelezen produceren messenger-RNA. Door de cellen te doden, het mRNA eruit te isoleren, daar enzymatisch een DNA-kopie van te maken en dat in oplossing over de CYP450-genchip te spoelen, hybrideseren sommige DNA-fragmenten aan oligo's op de chip. De bindingen zijn met een kleurreactie zichtbaar te maken, waarbij veel van hetzelfde DNA een andere kleur geeft dan weinig. Zo kan worden uitgelezen hoeveel van welke P-450-enzymvariant de cel ging produceren.

Deze registratie van genexpressie is voorlopig een hulpmiddel om het researchlab te voorspellen of van een medicijn-in-ontwikkeling bijwerkingen zijn te verwachten. Maar zodra de cytochroom-P-chip of zijn varianten voor diagnostiek wordt toegelaten kan ook worden onderzocht of een patiënt de geschikte genetische constitutie heeft om met bepaalde medicijnen te gaan gebruiken. Het ontstaan van bijwerkingen is dan te voorspellen. Affymetrix heeft inmiddels met Merck & Co (in Europa de firma MSD), Glaxo Wellcome, Parke-Davis, Roche, Novartis en met de kleinere farmaceutische bedrijven Oncormed (kankerdiagnostiek), Metabolex (diabetes en stofwisselingsziekten) en Genetics Institute (op genen gebaseerde ziekten) contracten gesloten over het gebruik van de genexpressie-DNAchip. Het gaat dan niet altijd over de cytochroomchip.

Oncormed zal chips laten ontwikkelen waarmee het verschil in genexpressie tussen normaal weefsel en tumoren kan worden gevolgd. Metabolex laat een chip voor genexpressie bij ouderdomsdiabetes maken. Op één chip is nu de expressie van 1.000 genen kwantitatief te volgen. De verwachting is dat de Affymetrixchips binnen twee jaar de activiteit van 15.000 genen tegelijk kunnen volgen.