Danny Incarnato kent de zwakke plekken van SARS-CoV-2
De sleutel tot het coronavirus
Door Rouèl Gnodde
By Rouèl Gnodde
Terwijl wetenschappers wereldwijd druk bezig zijn om een vaccin te ontwikkelen tegen het coronavirus, is één man al een stapje verder. Dat is Danny Incarnato, hoofd van het IncaRNAto-lab van de RUG en fan van het kleine broertje van DNA, RNA. Hij en zijn onderzoeksgroep hebben net een artikel gepubliceerd over een doorbraak: ze hebben de complete structuur ontcijferd van het RNA-genoom van SARS-CoV-2.
Nu werkt hij aan medicijnen die het coronavirus een halt kunnen toeroepen. ‘Eiwittherapieën kunnen te makkelijk hun effectiviteit verliezen als het virus muteert’, zegt Incarnato. ‘Een small molecule-medicijn dat zich richt op een stabiele, geconserveerde RNA-structuur heeft een grotere kans effectief te blijven.’ Zo’n medicijn kijkt namelijk dwars door de vermomming van het virus heen.
Medicijn ontwerpen
Bij mensen staat onze genetische code genoteerd op een set enorme moleculen die samenklitten en om elkaar heen draaien: ons DNA. Bij het coronavirus staat die code op één streng: zijn RNA. Door je te richten op de delen van het RNA die weinig veranderen als het virus muteert, kun je een medicijn ontwikkelen dat de tand des tijds kan doorstaan.
Eiwittherapieën kunnen hun effectiviteit verliezen als het virus muteert
De geconserveerde delen van het RNA kun je bovendien terugvinden in meerdere virussen in dezelfde familie. Als er dus bijvoorbeeld een medicijn was ontwikkeld voor SARS, had dat ook werkzaam kunnen zijn voor het nieuwe coronavirus.
Om zo’n medicijn te ontwikkelen is het noodzakelijk meer te weten te komen over het RNA van het virus. Gelukkig heeft Incarnato de perfecte achtergrond om die puzzel op te kunnen lossen. Toen hij jong was, liet zijn moeder – die destijds geneeskunde studeerde – hem video’s zien over DNA om hem rustig te houden. ‘Vanaf het moment dat ik me realiseerde wat DNA was, wist ik dat ik daarmee wilde werken’, zegt hij.
Hacker
Incarnato maakte nog wel een kort uitstapje naar computerwetenschappen in zijn tienerjaren, en was in zijn vrije tijd hacker. Wat hij zoal hackte zegt hij liever niet. ‘Ik wil niet door mijn verleden achtervolgd worden, maar ik kan je verzekeren dat al mijn acties ethisch verantwoord waren.’ Uiteindelijk koos hij toch voor de genetica, precies op tijd om deze pandemie te kunnen bestrijden.
De enkele streng van RNA kan zich hetzelfde gedragen als de twee strengen van DNA. De streng is plakkerig en heeft, net als een lang stuk klittenband, de neiging om aan zichzelf vast te kleven. ‘Hij kan op zichzelf terugvouwen, waardoor er ingewikkelde structuren ontstaan die belangrijk zijn voor de functie van het RNA. Dat geldt zeker voor virussen’, zegt Incarnato.
3D-structuur
Om het coronavirus te bestrijden moesten Incarnato en zijn team uitvinden waar die vouwen precies zaten en hoe ze eruit zien. Dat deden ze per dimensie. De eerste dimensie van het corona-RNA was gelukkig al bekend: zijn volgorde.
Incarnato bepaalde met behulp van wat slimme chemicaliën, mini-apparatuur en snelle computerberekeningen op welke punten de streng zich terugvouwde. Dat resulteerde in een tweedimensionale structuur. ‘Daarna voerden we die structuur in het algoritme in’, vertelt hij, ‘en vervolgens gaf het programma ons de meest waarschijnlijke 3D-structuur.’
We wilden weten of er zakjes ontstaan waar een medicijn zich op kan richten
Daar nam Incarnato nog geen genoegen mee. ‘Wat we wilden weten was of er door die 3D-structuur een soort zakjes ontstaan waar een medicijn, een small molecule, zich op zou kunnen richten’, legt hij uit.
Die zakjes hebben ze inderdaad gevonden. De onderzoekers vonden ook delen van het RNA die helemaal geen structuur hebben, wat betekent dat de RNA-streng onbeschermd is. Die delen zouden ook aangevallen kunnen worden.
Doorbraak
De redactie van Nucleic Acid Research noemde het onderzoek een ‘doorbraak’. Dat lijkt Incarnato niet zoveel te doen. ‘Misschien kijk ik er te kritisch naar’, zegt hij. Met zijn nuchtere houding past de Italiaan helemaal in Groningen. ‘Wat belangrijk is om te benadrukken is dat dit allemaal niet mogelijk zou zijn geweest zonder de enorm goed georganiseerde internationale samenwerking met het lab van Janusz Bujnicki bij het IIMCB in Warschau en het lab van Martijn van Hemert bij het LUMC in Leiden.’
Dus wanneer kunnen we een medicijn verwachten? ‘De ontwikkeling van medicatie kan tegenwoordig vrij snel gaan’, zegt hij. Het goedkeuren ervan, bijvoorbeeld door de Amerikaanse Food and Drug Administration, kost wel tijd. Maar zoals voor alles geldt op dit moment: niets is zeker.