Hoe de CRISPR-techniek nog beter te laten werken?

07-08-2018

DNA Cas12aEen van de belangrijkste wetenschappelijke ontwikkelingen in de afgelopen jaren zijn de ontdekking en ontwikkeling van nieuwe manieren om levende wezens genetisch te wijzigen met behulp van een snelle en betaalbare technologie genaamd CRISPR.

Nu zeggen wetenschappers van de Universiteit van Texas in Austin dat ze een eenvoudige upgrade voor de technologie hebben geïdentificeerd die zou leiden tot een meer accurate gene editing met verhoogde veiligheid die de deur zou openzetten voor het bewerken van genen veilig genoeg voor gebruik bij mensen.

Het team van moleculaire biowetenschappers vond overtuigend bewijs dat Cas9, het populairste enzym dat momenteel wordt gebruikt bij het bewerken van CRISPR-genen en het eerste dat ontdekt werd, minder effectiviteit en precisie heeft dan één van de minder gebruikte CRISPR-eiwitten, Cas12a genaamd.

Omdat Cas9 meer kans heeft om het verkeerde deel van het genoom van een plant of een dier te bewerken, waardoor gezonde functies worden verstoord, beweren de wetenschappers dat het overschakelen naar Cas12a zou leiden tot veiliger en effectiever bewerken van genen.

Het algemene doel is om het beste enzym te vinden dat de natuur ons gaf en het dan nog beter te maken, in plaats van de eerste te nemen die werd ontdekt door een historisch ongeval, "zei Ilya Finkelstein, een assistent-professor in de moleculaire biowetenschappen en een co-auteur van de studie.

Wetenschappers maken al gebruik van CRISPR, een natuurlijk mechanisme dat door bacteriën wordt gebruikt om zich te verdedigen tegen virussen, om meer te weten te komen over menselijke genen, planten en dieren genetisch te modificeren en nog meer sciencefiction-geïnspireerde ontwikkelingen te ontwikkelen zoals varkens die een vetbestrijdend muizengen bevatten, om vetarme bacon (spek) te maken. Velen verwachten dat CRISPR leidt tot nieuwe behandelingen voor ziekten (nvdr. zoals ALS) bij de mens en gewassen met een hogere opbrengst of bestand tegen droogtes en ongedierte.

Maar de CRISPR-systemen die in de natuur worden gevonden, richten zich soms op de verkeerde plek in een genoom, wat - toegepast op mensen - rampzalig zou kunnen zijn, bijvoorbeeld door het niet corrigeren ivm een genetische ziekte en in plaats daarvan gezonde cellen in kankercellen te veranderen.

Sommige eerdere studies hebben laten doorschemeren dat Cas12a kieskeuriger is dan Cas9, maar het onderzoek was nog niet doorslaggevend. Deze laatste studie, zo zeggen de onderzoekers, sluit de casus door te laten zien dat Cas12a een nauwkeuriger genbewerkingsscalpel is dan Cas9 en leggen uit waarom.

Het team, geleid door afstuderende student Isabel Strohkendl en professor Rick Russell, vond dat Cas12a kieskeuriger is omdat het zich als Velcro aan een genomisch doelwit bindt, terwijl Cas9 zich meer als een superlijm aan zijn doelwit bindt.

De onderzoekers zeiden dat Cas12a nog steeds niet perfect is, maar de studie suggereert ook manieren om Cas12a verder te verbeteren, en misschien op een dag de droom realiseren van het creëren van een "precisiescalpel", een in essentie foutbestendig hulpprogramma voor het bewerken van genen.

Bron: ScienceDaily

Info: Knippen en plakken
Iets aan het DNA zelf veranderen, was tot voor kort onbegonnen werk. Het betekent dat je moet zoeken welk stukje DNA in het totale genoom voor een bepaalde eigenschap wordt gecodeerd. Vervolgens moet je dat stuk DNA eruit knippen, en een nieuw stuk – dat codeert voor de gewenste eigenschap – ervoor in de plaats plakken.
CRISPR/Cas9 is ontwikkeld in 2015 vanuit een truc die bacteriën al langer onder de knie hadden. Als een virus een bacterie aanvalt, zal het zijn DNA in de bacterie inbrengen om daar te laten reproduceren. Maar sommige bacteriën hebben een uitgelezen verdedigingsmechanisme: ze hebben in hun DNA een databank opgebouwd van virus-DNA, zodat zodra een virus DNA inbrengt in de bacterie, deze laatste dit DNA herkent en vernietigt. Ze doen dit door een stukje van het ‘opgeslagen’ virus-DNA te reproduceren. Dat stukje hecht zich aan Cas9; een eiwit dat in staat is dna te knippen. Op het moment dat het geïnjecteerde virus-DNA in de buurt komt en het past op het gereproduceerde stukje, dan omarmt Cas9 het virus-DNA en knipt het in tweeën.

Meer hierover hier.

31-10-2017 - Nieuwe CRISPR-Techniek Schakelt C9orf72 RNA's uit
13-10-2017 - Het Team van het Parkinson's Institute gebruikt CRISPR/Cas9-Capture en PacBio-Sequencing
05-09-2017 - CRISPR-Cas9 bewerkt menselijke embryo's
13-08-2017 - CRISPR met RNA als doelwit zou behandelingen kunnen opleveren voor Huntington en ALS

Share