Exosomen met RNA-lading: de medicijndragers van de toekomst?

Pieter Vader, associate professor bij het UMC Utrecht, doet volop onderzoek naar exosomen, lichaamseigen membraanblaasjes, voor de afgifte van RNA-medicijnen. Exosomen zijn veelbelovend en investeringen in nieuw onderzoek groeien wereldwijd hard. Zijn collega Sander Kooijmans verzorgt tijdens het Life Science event op 5 april een lezing over dit onderwerp.

Door: Dimitri Reijerman

Tijdens de coronapandemie is er veel aandacht geweest aan mRNA-vaccins, zoals de vaccins van BioNTech/Pfizer en Moderna. Maar om RNA op de juiste plek te krijgen, komt er veel bij kijken. Vader legt de rol van exosomen daarbij uit: “We hebben het afgelopen jaar enorm veel gehoord over mRNA-medicijnen en -vaccins tijdens de covid-uitbraak. Maar we kunnen met RNA-medicijnen niet alleen genen aanzetten maar ook uitzetten. En denk ook aan de CRISPR/Cas-ontwikkeling waarmee we genen kunnen veranderen. Dat zijn allemaal RNA-medicijnen en er is dus enorm veel potentie, maar er moet wel wat mee gebeuren. Je kunt ze niet zomaar inslikken of injecteren, want dan wordt het RNA meteen afgebroken. De RNA moet daarom verpakt worden in nanodeeltjes. Die deeltjes moeten er voor zorgen dat het RNA op de juiste plek in het lichaam bij een zieke cel kan komen. Het RNA wordt dus tijdens de reis door het lichaam beschermd dankzij de nanodeeltjes.”

Hij vervolgt: “Er zijn meer mensen die werken aan RNA-medicijnen en afgiftesystemen via nanodeeltjes. Veel onderzoekers ontwikkelen synthetische nanodeeltjes die in het lab worden gemaakt. Daar doe ik ook wel wat onderzoek naar, maar het grote nadeel daarvan is dat deze deeltjes lichaamsvreemd zijn en je een immunogene reactie kunt krijgen. In het geval van vaccins is dat niet zo erg, maar bij heel veel andere toepassingen wil je geen immunogene reactie.”

Lichaamseigen blaasjes

Daar komen de lichaamseigen blaasjes om de hoek kijken. “Een jaar of tien geleden is ontdekt dat er in ons eigen lichaam vergelijkbare nanodeeltjes voorkomen”, vertelt Vader. “Die lichaamseigen nanodeeltjes, die we exosomen noemen, hebben in ons lichaam de functie om biologische informatie van de ene cel naar de andere cel te brengen, waaronder RNA. Dus wat wij bestuderen is of we die nanodeeltjes, die we van nature in ons lichaam vinden, kunnen gebruiken om RNA-medicijnen af te leveren. Daarbij proberen we die exosomen te isoleren, te beladen met RNA-medicijnen en misschien nog wat te verbeteren om vervolgens de patiënt te behandelen.”

Maar de onderzoeksopzet is breder: “Aan de andere kant bestuderen we ze heel goed omdat die blaasjes heel efficiënt RNA in cellen kunnen krijgen. Maar de vraag is: hoe doen ze dat precies? En kunnen we dat namaken of gebruiken? Dat zijn de twee pilaren waar we in ons lab aan werken.”

Ondanks de belofte van RNA-medicijnen die via exosomen in het lichaam worden afgeleverd, moet er nog veel gebeuren, zegt de onderzoeker: “Het onderzoek staat nog deels in de kinderschoenen. Er zijn nog geen concrete toepassingen in de kliniek, maar je ziet de eerste klinische studies nu opgestart worden. En het gaat ontzettend hard in het veld: elk jaar groeit het onderzoek exponentieel verder. Ook is er veel aandacht vanuit de industrie en er wordt veel geld ingepompt.”

Toepassen

De toepassingsmogelijkheden zijn ook legio: “Het wordt voor allerhande contexten gebruikt. Als ik naar de therapiehoek kijk, zitten de meeste toepassingen in de regeneratieve geneeskunde. We weten bijvoorbeeld dat exosomen afkomstig van stamcellen soortgelijke eigenschappen hebben als de stamcellen zelf. Ze hebben dus hele gunstige regeneratieve eigenschappen. Na een infarct of schade aan de nieren kunnen die blaasjes al vanuit zichzelf nieuwe bloedvaten promoten en schade aan cellen herstellen. Van nature willen die exosomen helpen het lichaam te repareren. Dit onderzoeksveld is ook het meest vergevorderd. Er wordt ook gekeken naar neuroaandoeningen. Er zijn namelijk aanwijzingen dat exosomen over de bloed/hersenbarrière kunnen wat bijna geen enkel synthetisch deeltje kan. Ook in het kankeronderzoeksveld wordt research gedaan.”

Bij de implementatie van het concept van een natuurlijke medicijndrager zijn er twee manieren hoe dat bereikt kan worden, zegt Vader: “Wat wij willen is het medicijn in het exosoom krijgen. Eigenlijk is een exosoom een bolletje vet. Daar binnenin willen we het RNA krijgen. De eerste manier is de machinerie van een cel gebruiken om het RNA in een exosoom te stoppen. Daartoe proberen we cellen zo te manipuleren dat ze dienst doen als een soort fabriekjes die RNA-medicijnen maken en zelf in de exosomen stoppen. Met genetische manipulatie kunnen we er voor zorgen dat dat proces efficiënt gebeurt. Een andere manier is om als de exosomen geïsoleerd zijn, deze even open te maken, het RNA er in stoppen om ze dan weer dicht te maken. Maar beide manieren zijn nog lastig uit te voeren en daar moet dus nog veel aandacht naar uit.”

Immuunprivilege

Het is volgens Vader nog niet helemaal duidelijk of exosomen van persoon A ook bij persoon B werken. “Dat hangt onder andere af van welke lichaamscel de exosomen afkomstig zijn. Bepaalde cellen hebben een ‘immuunprivilege’ waardoor ze nauwelijks afweer tussen personen zullen laten zien. Dat zie je ook bij bepaalde stamcellen als je personen goed matcht. Maar of dat voor alle exosomen zal gelden, moet nog verder worden onderzocht.”

Door de veelbelovende eigenschappen van exosomen blijft het onderzoek maar groeien, zegt de UMC Utrecht-onderzoeker: “Nederland is traditioneel een hele grote speler. De eerste ontdekkingen waren in Nederland. Met name Utrecht was en is op dat gebied een capitol. Maar het onderzoeksveld is zo gegroeid dat er met name in Amerika en China veel research wordt gedaan en er wordt geïnvesteerd. Die landen zijn dus flink aan de weg aan het timmeren.”

Wilt u de lezing van Sander Kooijmans bijwonen? Schrijf u kosteloos in voor het Life Science Event via de website.