CRISPR gebruikt om de ‘nieuwe’ vijand te herkennen: het virus

De snelle en betrouwbare herkenning van een onbekend virus is nogal belangrijk. Met de CRISPR-technologie zouden het erfgoed van virussen kunnen worden bepaald en daarmee dus ook het DNA of RNA van een bepaald virus. Cheri Ackermanen mede onderzoeksters hebben het bestaande detectiesysteem SHERLOCK wat uitgebreid en er CARMEN van gemaakt. Met Carmen, CRISPR en Cas-13 kunnen tientallen virussen tegelijk worden bepaald/gedetecteerd.

microputjeschip

Met deze chip kun je tientallen micro-organismen tegelijk ontdekken (afb: Cheri Ackerman et. al.)

We worstelen wereldwijd met een uiterst kleine en supereenvoudige tegenstander: het coronavirus (SARS-Cov-2). Daar zijn we voorlopig nog niet van af. Wat erger is is dat er vele miljoenen (misschien wel honderden miljoenen) andere virussen zijn. We kunnen onze borst dus wel vast nat maken. “Er zullen meer pandemieën volgen”, schrijven een groep onderzoekers rond Roger Frutos van Intertryp in Montpellier (F) die de oorsprong van de uitbraak in China hebben onderzocht. “Dat is een kwestie van tijd en waarschijnlijkheid. (…). We zullen voorbereid moeten zijn.”

Het maakt het in ieder geval noodzakelijk dat we een goede manier hebben om het genetisch materiaal van die mogelijke bedreigers snel en betrouwbaar te detecteren. Dan gaat het niet alleen om virussen, maar ook andere ziekteverwekkende micro-organismen zoals bacteriën, schimmels en protozoa.
Cheri Ackerman van het MIT in Boston en medeonderzoeksters hebben onlangs een systeem gepresenteerd waarmee je dat voor elkaar kunt krijgen dat ze CARMEN hebben genoemd. CARMEN is een uitbreiding van SHERLOCK dat ook door dezelfde onderzoeksgroep is ontwikkeld en werkt met het genschaarsysteem CRISPR.
Bij die techniek worden Cas-enzymen als ‘genschaar’ gebruikt en een stukje gids-RNA dat de schaar naar de juiste plek op het DNA moet leiden.
SHERLOCK werkt met onder meer Cas13 dat het op RNA heeft voorzien en niet op DNA. Nu is het coronavirus een RNA-virus (het virusgenoom bestaat uit RNA), dus dat treft. Naast het gids-RNA is er nog een stuk RNA dat voor de ‘verslaggeving’ zorgt. Als de juiste sequentie is gevonden dan gaat er een ‘lichtje’ branden dat op dat verslaggever-RNA zit (samen met een ‘blusser’, die bij detectie van het lichtgevende deel wordt gesneden.).

CARMEN doet hetzelfde als SHERLOCK, maar heeft daarnaast de mogelijkheid tegelijkertijd verschillende kernzuren te detecteren met een soort microputjeschip met elk verschillende ingrediënten om een bepaalde genoomsequentie te kunnen detecteren. Eerst vermenigvuldig je via de polymerasekettingreactie de kernzuren (DNA of RNA) in je monster. Vervolgens geef je die een kleurtje en druppel je die in een putje. Dan doe je daar een druppeltje met het Cas13-detectiemateriaal bij voor de detectie van een bepaalde RNA- (of DNA-sequentie). Die twee druppeltjes meng je door de microputjeschip in een elektrisch veld te plaatsen. Als het raak is dan licht dat putje op en heb je de gezochte sequentie te pakken. Daarmee kun je dus snel te weten komen met welk ‘beestjes’ je te maken hebt.  (zie plaatje).

Virusdetector

Om de mogelijkheden van CARMEN te tonen lieten de onderzoeksters zien dat ze tegelijkertijd 169 virussen konden detecteren waarvan tenminste 10 genoomsequenties aanwezig waren. Zo konden ze diverse virussen onderscheiden van diverse grieppatiënten. Dat lijkt handig voor het ontdekken van nieuwe mutanten. Van hiv konden de onderzoeksters zes (bekende) mutaties onderscheiden.
Dat CARMEN niet voor een gat gevangen zit lieten de onderzoeksters zien door het systeem snel om te schakelen om SARS-Cov-2 te detecteren en andere familieleden zoals SARS en MERS.
Onlangs is ook een ‘virusdetector’ gepresenteerd waarbij dat vermaledijde coronavirus wordt gedetecteerd met behulp van de CRISPR-techniek en de genschaar Cas-12. Met die methode kan overigens slechts een enkel virus worden opgesnord. Wat dat betreft is CARMEN in het voordeel.

Overigens blijft het gebruik van de polymerasekettingreactie een zwak punt omdat je daarmee ook vervuiling vermenigvuldigt. Daarnaast is het de vraag of Cas-13 altijd op zijn doel af gaat en niet soms de plank misslaat en zo zijn er nog wel wat zaken die de methode als praktisch instrument in de klinische praktijk in te zetten nog in de weg zitten, maar dit lijkt uiteindelijk een waardevol diagnostisch hulpmiddel te kunnen worden. Nog 599 999 999 999 virussen te gaan…

Bron: Nature

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.