Er zijn vier fundamenteel verschillende manieren om een eiwit (of een ribonucleïnezuur — in wat volgt zal ik het om beknopt te zijn enkel over proteinen hebben) in de cellen en/of het extracellulair milieu van een individu in te brengen.

De eenvoudigste van de vier is transplantatie: het inbrengen van cellen of organen afkomstig van iemand waarin het eiwit reeds tot expressie komt. Dit is vanzelfsprekend beperkt tot eiwitten die in een aantal mensen tot uitdrukking komen (een relevante beperking, zoals bij voorbeeld hier wordt toegelicht), en heeft bovendien doorgaans een immuunreactie als bijwerking, die moet worden onderdukt door levenslange medicatie, wat leidt tot een verzwakking van het weerstandsvermogen en misschien ook tot kanker.

De tweede mogelijkheid is de ex vivo genetische wijziging van cellen, om ze daarna in de ontvanger in te brengen. Dit heeft vele voordelen ten opzichte van transplantatie — zo kunnen bij voorbeeld genen die niet-menselijke eiwitten uitdrukken toegevoegd worden en kunnen in theorie autologe cellen (d.w.z. cellen die van de patient zelf afkomstig zijn) gebruikt worden, waardoor een immuunreactie vermeden wordt. Deze aanpak (in het algemeen "celtherapie" genoemd, waaronder ook de stamceltherapie valt) kent echter nog steeds beprekingen: de cellen die door de bewerkte cellen verwijderd moeten worden moeten geëlimineerd worden. Soms zijn deze cellen al niet meer aanwezig en dat is juist het probleem dat moest worden opgelost, maar soms zijn ze aanwezig, maar hebben ze een gebrekkige werking. In theorie kunnen ze tegelijkertijd met het introduceren van de nieuwe cellen worden geëlimineerd, maar in de praktijk is het op technisch vlak uiterst moeilijk om dit vlot genoeg te laten verlopen om gedurende de gehele procedure weefselfunctie te behouden.

We moeten dus besluiten dat we voor veel SENS-interventies op de resterende twee methoden terug zullen moeten vallen — somatische eiwittherapie en somatische gentherapie.

Bewerkte DNA op specifieke plaatsen in het genoom inbrengen

Verschillende van de strategieën voor het herstellen van de zeven SENS-doelen zullen zo goed als zeker vereisen dat we in welbepaalde weefsels de genomische DNA van lichaamscellen kunnen wijzigen — somatische gentherapie. Dit is veel moeilijker dan cellen te onttrekken, de DNA ervan wijzigen in het laboratorium en ze daarna terug te plaatsen, want bij het wijzigen van DNA van cellen worden zeer gemakkelijk fouten geïntroduceerd. Wannner je de wijzigingen in een laboratorium uitvoert kan je controleren of de juiste wijziging (en niets anders) werd uitgevoerd en enkel die cellen terugplaatsen die de test doorstaan. Het hoge risico op fouten in alle thans bestaande somatische gentherapie-methoden is de voornaamste reden dat deze therapie zich nog in het beginstadium bevindt: het is nog gevaarlijk. Een van de zaken die voor SENS hoogstnodig zijn is daarom dat vooruitgang wordt geboekt in het betrouwbaar maken van onze technieken om doelgerichte genoom-wijzigingen in situ uit te voeren, zonder dat we daarbij tegelijkertijd ongewenste zaken doen. Gelukkig worden op dit moment verschillende methoden intens bestudeerd.

Voor de meeste toepassingen volstaat het om een nieuw gen of nieuwe genen in ons chromosoom in te brengen. Daarbij maakt het zelfs niet veel uit waar we het juist introduceren — tenzij het de reeds aanwezige genen zou ontregelen. Helaas kan dat "tenzij" niet verwaarloosd worden, want wanneer we de DNA in al (of de meeste van) onze cellen willen introduceren dan zal het in een aanzienlijk aantal gevallen genen treffen en in enkele van die gevallen zal het bijna zeker genen treffen die de celdeling regelen — wat natuurlijk het gevaar inhoudt dat het kanker zou kunnen uitlokken. De eerste grote doorbraak in het oplossen van dit problem was de ontdekking dat een bepaald virus, het adeno-geassocieerd virus (AAV), zich bij voorkeur tussenvoegt op een welbepaalde locatie op menselijk chromosoom 19. Dit is positief, maar niet goed genoeg, want om het virus als drager van nuttige genen in te zetten die we in onze cellen willen krijgen, moeten we de materiaal verwijderen die het zijn locatie-specificiteit geeft. Er worden echter verschillende methoden onderzocht voor hybride virussen, die ons het beste beider werelden zouden geven.

AAV voegt zichzelf echter niet altijd op deze bepaalde locatie tussen, zelfs wanneer de locatie-specificiteit nog intact is. Dit is voornamelijk omdat het een lineair, enkelstrengig DNA-virus is en lineaire, enkelstrengige DNA heeft de neiging dubbelstrengige DNA "binnen te vallen" en er soms op willekeurige wijze ermee te recombineren. Er is dan ook veel opwinding ontstaan over een nieuw soort virus — eigenlijk een bacterieel virus, gewoonlijk een faag genoemd — die cirkelvormig en dubbelstrengig is en daarom een zeer geringe neiging vertoont zich willekeurig in ander DNA tussen te voegen. Het kan zich wel in DNA tussenvoegen, maar enkel wanneer het een welbepaald enzym uitdrukt, die een integrase genoemd wordt. Nog beter is dat het zichzelf slechts op een beperkt aantal specicieke locaties in het genoom tussenvoegt — en van deze locaties is het niet duidelijk dat ze even veilig zijn als de AAV-locatie, omdat ze veelal in de "gaten"" in het midden van genen voorkomen, intronen genoemd. Er is echter wel enkele vooruitgang geboekt in het zodanig doen "evolueren" van deze enzymen in het laboratorium dat ze andere locaties verkiezen en is er dus goede hoop dat uit deze fagen snel veilige gentherapievectoren zullen ontstaan.

Zo goed als alles wat we met gentherapie willen vewezenlijken, of het nu gaat over het behandelen van verdoudering of een andere aandoening, kan waarschijnlijk vrij goed gerealiseerd worden door het introduceren van nieuwe genen in cellen op een veilige locatie. Soms zullen we een gen willen verhinderen haar product uit te drukken omdat dit product toxisch is (zoals het geval is bij de mutatie die de ziekte van Huntingdon veroorzaakt,) maar zelfs dan kunnen we waarschijnlijk het gewenste effect bereiken door simpelweg een gen toe te voegen, omdat we dan het wonderbaarlijke fenomeen van RNA-interferentie kunnen gebruiken om de transcriptie van de gen te vernietigen nog voor het vertaald is. Er is echter een bepaald geval waarin we wellicht echt somatische gentherapie, gericht op een welbepaalde locatie in het genoom, zullen nodig hebben, namelijk bij de anti-kankertherapie die mijn voorkeur wegdraagt: WILT. Het inzetten van RNAi tegen telomerase zal niet volstaan — daar kan even gemakkelijk aan "ontsnapt" worden als aan farmaceutische telomerase-inhibitoren. Wat we voor WILT moeten doen is om de telomerase-genen te verwijderen (of tenminste grondig verstoren). Er bestaan reeds verschillende gerichte gen-verstoringsmethoden (doorgaans "gene targeting" genoemd,) die afgeregeld kunnen worden om eender waar in het genoom aan te vallen, maar ze zijn allen erg onnauwkeurig en verstoren ook in hoge mate andere locaties. Op dit moment lijkt de meest waarschijnlijke weg dat de faag-integrase-methode gebruikt zal kunnen worden door een beter inzicht in de werking van haar locatie-specificiteit en het op die manier er wijzigingen voor te kunnen ontwerpen in plaats van de gebrekkige techniek van in vitro-evolutie te moeten gebruiken — maar dit zal nog veel en moeizaam werk vereisen.

Eiwitten in cellen krijgen om gentherapie te vermijden