Het doel van exon skippen is om de genetische code te herstellen zodat de goede eiwit bouwstenen weer kunnen worden gebruikt (in plaats van de afwijkende bouwstenen) en er een deels functioneel dystrofine eiwit kan worden gemaakt. Dit kan worden uitgelegd door te kijken naar een modelauto: een modelauto dat enkele onderdelen mist is nuttiger dan een modelauto met afwijkende vliegtuig onderdelen. De achterliggende gedachte en aanpak staat in detail uitgelegd bij achtergrond van Duchenne spierdystrofie.

Exon skippen kan worden gebruikt om de genetische code te herstellen voor verschillende types mutaties. De verschillende typen mutaties worden beschreven onder mutaties.

Om de exon skip techniek duidelijk te kunnen uitleggen bestaan onderstaande figuren uit 3 delen:

  • Bovenste rij: de situatie op DNA (gen) niveau
  • Middelste rij: de RNA kopie voordat de intronen verwijderd worden, met soms een of meerdere exonen afgedekt door een AON
  • Onderste rij: het resulterende boodschapper mRNA: de genetische code met alle exonen aan elkaar geplakt

Deleties

Bij de meeste deleties van een of meer exonen kan de genetische code worden hersteld door het skippen van één (Figuur 1) of twee (Figuur 2) exonen.

exon skip techniek
Figuur 1. In dit voorbeeld mist een patiënt exon 48-50. Omdat exon 47 en 51 niet op elkaar passen is de genetische code verbroken. Echter, exon 47 past wel op exon 52. In dit geval kan de genetische code dus worden hersteld door het skippen van exon 51.
exon skip techniek
Figuur 2. In dit voorbeeld mist een patiënt exon 46-50. Exon 45 en exon 51 passen niet op elkaar, dus de genetische code is verbroken. Echter het skippen van één exon kan de genetische code niet herstellen (exon 45 skippen werkt niet, want exon 44 past niet op 51, exon 51 skippen werkt ook niet, want exon 45 past niet op exon 52). Wanneer zowel exon 45 als exon 51 worden geskipt wordt de genetische code wel hersteld (exon 44 past op exon 52).

Duplicaties

Bij duplicaties in Duchenne patiënten wordt de genetische code verbroken omdat een of meerdere exonen dubbel aanwezig zijn. Dit compliceert het exon skippen omdat de AONs geen onderscheid kunnen maken tussen het originele exon en het gedupliceerde exon. Bij een duplicatie van één exon is het mogelijk de genetische code te herstellen met exon skippen (Figuur 3, 4 en 5). Voor duplicaties van meerdere exonen is exon skippen momenteel te gecompliceerd (Figuur 6, 7 en 8).

Figuur 4 en 5 bevatten enkel de RNA kopie en het resulterende mRNA. Voor de situatie op DNA niveau zie Figuur 3.

exon skip techniek uitgelegd
Figuur 3. Een duplicatie van exon 45. Omdat het extra exon 45 (wit-rood) niet op de originele exon 45 (blauw) past, is de genetische code verbroken. Wanneer echter OF het tweede gedupliceerde exon, OF het originele exon worden geskipt is de genetische code hersteld. Sterker nog: de normale genetische code is hersteld (er missen geen exonen). Dit is dus het meest ideale resultaat van exon skippen. Soms is exon skippen echter te efficient (Figuur 4). Hoe efficient het exon skippen is, is lastig te voorspellen. Dit wordt eigenlijk pas duidelijk als AONs worden getest in gekweekte cellen van een patient.
Ouders_017
Figuur 4. Wanneer bij een duplicatie van exon 45 de AONs te efficient zijn zullen zowel het originele als het dubbele exon 45 worden geskipt. Aangezien exon 46 niet past op exon 44 verstoort dit alsnog de genetische code.
exon skip techniek uitgelegd
Figuur 5. Als het skippen van één exon niet lukt, dan kan de genetische code alsnog worden hersteld door naast de dubbele exons nog een derde exon te skippen (exon 44 in dit voorbeeld). Omdat exon 43 en 46 wel op elkaar passen, herstelt dit de genetische code. Hier is het ook mogelijk om naast de exons 45 exon 46 te skippen: exon 44 past immers ook op exon 47.

Figuur 7 en 8 bevatten enkel de RNA kopie en het resulterende mRNA. Voor de situatie op DNA niveau zie Figuur 6.

exon skip techniek uitgelegd
Figuur 6. Exon skippen voor grote duplicaties is erg gecompliceerd. In dit voorbeeld zijn exon 44-48 gedupliceerd. Hierdoor wordt de genetische code verbroken van exon 44 past niet op exon 48. De genetische code kan worden hersteld door het gedupliceerde exon 44 te skippen. Echter, een AON gericht tegen exon 44 zal ook het originele exon 44 herkennen (Figuur 7 en 8), waardoor de genetische code wordt verbroken (het maakt hierbij niet uit of het dubbele exon al dan niet geskipt wordt).
exon skip techniek uitgelegd
Figuur 7. Het skippen van het originele exon 44 verstoort de genetische code, omdat exon 43 en exon 45 niet op elkaar passen.
exon skip techniek uitgelegd
Figuur 8. Ook wanneer beide exonen worden geskipt, wordt de genetische code verbroken.

Kleine mutaties

Kleine mutaties kunnen leiden tot een vroegtijdig stopsignaal (stop mutaties) of de genetische code verbreken (door een kleine deletie of duplicatie binnen een exon). Met exon skippen kunnen ook deze mutaties worden omzeild (Figuur 9 en 10).

exon skip techniek uitgelegd
Figuur 9. Door een kleine mutatie is een vroegtijdig stopsignaal ontstaan in exon 49. Omdat exon 48 en exon 50 op elkaar passen, zal het skippen van exon 49 leiden tot het omzeilen van dit vroegtijdige stopsignaal, zonder dat de genetische code wordt verbroken.
exon skip techniek uitgelegd
Figuur 10. Door een kleine mutatie is een vroegtijdig stopsignaal ontstaan in exon 11. Exon 10 en 12 passen niet op elkaar, dus wanneer exon 11 wordt geskipt wordt het stopsignaal weliswaar omzeild, maar wordt ook de genetische code verstoord. Exon 10 past echter wel op exon 13, dus door het skippen van zowel exon 11 als exon 12 wordt het stopsignaal omzeild, terwijl de genetische code behouden blijft.

INFORMATIE VOOR OUDERS VAN DMD PATIËNTEN | DMD GENETIC THERAPY GROUP LEIDEN