Genetische screening heldert mechanisme achter geneesmiddelen op

De onderzoeksgroep van Marvin Tanenbaum heeft een methode ontwikkeld die het genetische werkingsmechanisme van geneesmiddelen kan afleiden. De wetenschappers hebben deze screeningsmethode toegepast en gevalideerd voor rigosertib, een antikankermiddel dat nog in ontwikkeling is. Deze resultaten zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Molecular Cell.

Wetenschappers hebben de afgelopen jaren toegang gekregen tot steeds meer informatie over de moleculaire en genetische basis van allerlei aandoeningen. Daardoor is de ontwikkeling van geneesmiddelen steeds specifieker geworden. Toch is van veel geneesmiddelen, met name de small molecules, niet duidelijk hoe ze nu écht werken. Daarom is er behoefte aan nieuwe methodes waarmee wetenschappers de mechanismen achter deze middelen kunnen onderzoeken.

Combinatiescreening
Het was al bekend dat genetische screenings een licht kunnen schijnen op de werking van geneesmiddelen, door te bepalen welke genen de werking van het geneesmiddel kunnen versterken of juist verzwakken. Een combinatie van het uitschakelen (knockdown) of juist inschakelen (overexpressie) van genen is daarbij de ideale methode. Met de komst van screenings gebaseerd op CRISPR is het makkelijker geworden om genen in te schakelen (CRISPRa) of juist uit te zetten (CRISPRi), en systematisch te screenen op de werkzaamheid van geneesmiddelen.

Werkingsmechanisme
Marvin Tanenbaum en zijn collega’s pasten een combinatie van deze genetische screenings toe bij rigosertib, een antikankermiddel dat nog wordt ontwikkeld. Ondanks uitvoerige klinische trials is van dit small molecule het onderliggende werkingsmechanisme nog niet opgehelderd. Dat staat de verdere ontwikkeling van het middel in de weg. De wetenschappers ontdekten met deze methodiek dat rigosertib de microtubuli, buisvormige eiwitten die het skelet van een cel vormen, beschadigt. Daardoor sterft de cel. Tanenbaum en collega’s onderbouwden die bewering door het genetische profiel van rigosertib te vergelijken met dat van andere stoffen die de microtubuli beschadigen. Ook toonden de onderzoekers aan dat rigosertib een direct effect heeft op microtubuli wanneer ze deze lieten groeien in aanwezigheid van het geneesmiddel. Omgekeerd toonden zij aan dat cellen met een gemuteerde vorm van tubuline (het eiwit waaruit microtubuli bestaan) niet werden aangetast door rigosertib.

Blauwdruk
Tanenbaum en zijn collega’s laten met hun werk zien dat de combinatie van inhibitie en activatie met de CRISPR-methode robuust, reproduceerbaar en makkelijk implementeerbaar is. Dit onderzoek schijnt niet alleen licht op de werkzaamheid van rigosertib, maar dient als blauwdruk voor de genetische profilering van veel andere small molecule-geneesmiddelen.

Dr. Marvin Tanenbaum is groepsleider aan het Hubrecht Instituut en International Research Scholar van het Howard Hughes Medical Institute.

Combined CRISPRi/a-Based Chemical Genetic Screens Reveal that Rigosertib Is a Microtubule-Destabilizing Agent.
Marco Jost, Yuwen Chen*, Luke A. Gilbert*, Max A. Horlbeck*, Lenno Krenning*, Grégory Menchon*, Ankit Rai*, Min Y. Cho, Jacob J. Stern, Andrea E. Prota, Martin Kampmann, Anna Akhmanova, Michel O. Steinmetz, Marvin E. Tanenbaum#, Jonathan S. Weissman#. Molecular Cell 2017. Volume 68, Issue 1, 5 Oct 2017, pp 210–223.