Met veranderde Cas9 werkt CRISPR nog beter

CRISPR/Cas9-techniek verbeterd

De CRISPR-techniek zou nog niet precies genoeg zijn om mensen te behandelen (afb: Wiki Commons)

De CRISPR/Cas9-techniek, de ‘genenschaar’, is door Science uitgeroepen tot doorbraak van 2015 en alom wordt de lof geprezen van deze van bacteriën geleende methode om DNA te bewerken. Feilloos is de methode echter niet en Keith Joung en medeonderzoekers van het algemeen ziekenhuis in Boston (VS) knutselden wat aan de gebruikte enzymen (nucleases), zodat het systeem nu nog minder fouten zou maken bij het bewerken van het erfgoed.
Joung kwam eind 2012 voor het eerst in aanraking met CRISPR en fröbelde daarmee wat met het DNA van zebravisjes. Een kind kon de was doen, bleek, maar al gauw kwamen de onderzoekers er achter dat de schaar soms wat al te graag knipte. De niet bedoelde veranderingen konden in aantal de wel bedoelde evenaren. Dat is niet zo handig als CRISPR, zoals in de bedoeling ligt, zal worden gebruikt voor behandeling van patiënten. Dat soort misknippen zou wel eens de oorzaak van kanker kunnen zijn.

Door de bij het proces actieve knipenzymen, de nucleases (de Cas9), aan te passen, zouden die fouten er voor een groot deel uit zijn gehaald, minder dan wat ontdekbaar zou zijn. Dat betekent echter niet dat CRISPR nu foutloos werkt. Voorlopig lijkt het systeem nog niet geschikt voor gebruik bij mensen, al kan ook niemand zeggen hoe precies de methode moet zijn om wel geschikt te zijn.
Om de juiste sequentie op het DNA op te zoeken wordt een stukje RNA gebruikt met de complementaire basen van het doel-DNA. Dat gids-DNA leidt Cas9, de schaar, naar de juiste plek. Hoe langer dat gids-RNA, hoe onwaarschijnlijker dat aan het verkeerde stuk van het DNA wordt ‘aangelegd’. Ook is er een manier gevonden, waarbij Cas9 slechts een van de twee DNA-strengen doorknipt, zodat er twee ‘eenheden’ de klus moeten klaren. Dat soort dingen bemoeilijkt het proces, want op de eerste plaats moet de hele ‘machinerie’ in een celkern terechtkomen om aan de slag te kunnen gaan.
Joung c.s. veranderden de nuclease Cas9 zelf. Ze veranderden eerst de ‘restdelen’ op het oppervlak van het enzym, dat het gids-RNA ‘helpt’ bij het zoek van het juiste stukje DNA. Ze de noemden de variant Cas9-HF1. Die variant zou veel ‘kieskeuriger’ zijn. Ze maakten zeven verschillende vormen en combineerden die met zeven verschillende gids-RNA-strengen, waarvan bekend was dat ze nog wel eens de verkeerde stukken DNA ‘aanwezen’. In zes gevallen waren er geen ‘misknippen’ meer te ontdekken en in het zevende geval slechts een enkele. Dat kan ook nog goed fout zijn, maar toch. Joung zegt dat die fout ook nog een gevolg zou kunnen zijn van een sequentiefout (?).

Eerder had CRISPR-pionier Feng Zhang van de Harvard-universiteit al iets soortgelijk uitgehaald met Cas9, om de manier waarop dat enzym met DNA omgaat te veranderen. Ook Zhang bewerkstelligde een verbetering van het resultaat, maar het lijkt er op dat die twee methodes wat lastig te vergelijken zijn, omdat de manier van ‘foutdetectie’ afwijkt. Joung stelt dat zijn methode ruwweg tien keer beter is dan die van Zhang c.s. Dat is belangrijk, vindt Joung, omdat het de bedoeling is grote hoeveelheden cellen, honderden miljoenen, te manipuleren en dan krijg je bij een fout van een op de duizend  toch nog erg veel misknipte cellen. Hij mikt op ten hoogste een misknip op de tienduizend goede knippen. Sommigen denken daar wat lakonieker over, omdat ze denken dat die fouten er nooit helemaal uit gaan. Het gaat er vooral om waar de fouten worden gemaakt. Elke behandeling zou zijn eigen zorgvuldig ontworpen en of geselecteerd Cas9-enzym moeten krijgen, is in die groep de redenering. De verwachting is dat in de ‘CRISPR-wereld’ binnenkort iedereen met gemodificeerde nucleases zal werken. Ik vraag me dan meteen af of die al niet te vinden zijn in de diverse CRISPR-systemen van de verschillende bacteriën. Dat moet toch niet zo moeilijk uit te vissen zijn?

Bron: Science

 

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.