Nickases werken beter bij reparatie van ziekmakende genen dan genschaar Cas9, waarbij een DNA-reaparatiesysteem van de cel het herstelwerk doet (afb: UCSD)

De van bacteriën geleende genoom-bewerkings-techniek CRISPR (eigenlijk een afweersysteem) wordt een grote toekomst toegedicht in het repareren van genetische fouten, maar kampt met nogal wat ‘kinderziektes’ waaronder onbedoelde effecten. Nu zou en groep biologen van de universiteit van Californië in San Diego in de groep van Ethan Bier een ‘zachte’ variant van de CRISPR-methode hebben ontwikkeld die gebruik maakt van nickases en van de natuurlijke DNA-reparatiemethodes, die daardoor ook nauwkeuriger zou zijn.
Wij mensen hebben van alle genen twee exemplaren: een van de vader en een van de moeder. Vaak is bij ziekmakende mutaties maar een van die twee genen ‘fout’. Dat andere niet gemuteerde gen kan dan worden gebruikt om het foute gen te repareren. “De gezonde variant kan door het herstelmechanisme van de cel worden gebruikt om het defecte gen te vervangen”, zegt onderzoeksleidster Annabel Guichard. “Opmerkelijk is dat dat gedaan kan worden met eenvoudige, onschadelijke enzymen.”
De onderzoeksters bekeken hoe dat proces, homologe chromosoomreparatie, werkte bij fruitvliegjes die mutaties hadden in de oogkleur. De mutanten hadden oorspronkelijk witte ogen, maar als de vliegjes gids-RNA en Cas9 gingen aan maken (de CRISPR-instrumenten) kregen ze rode vlekken in hun ogen ten teken dat het DNA-reparatiemechanisme er deels in was geslaagd de mutatie te vervangen door het goede gen uit het andere chromosoom.
Vervolgens probeerden de onderzoeksters een systeem uit waarbij ze in plaats van het knipenzym Cas9 nickases gebruikten, die niet beide DNA-strengen doorknippen maar slechts een van de twee. Het bleek dat die eenstrengsnijders ervoor zorgden dat de mutaties in de meeste aangedane cellen weer werden gerepareerd en de ogen van de vliegjes weer bijna normaal waren. Met Cas9 lag de mutatiereparatie op 20 tot 30%, met de enzymen op 50 tot 70%. “Ik kon niet geloven hoe goed die nickases werkten”, zegt medeonderzoekster Sitara Roy. “Dat was volledig onverwacht.”
Guichard houdt uiteraard een slag om de arm. “We weten niet hoe goed dat bij menselijke cellen werkt. Misschien moet er wat veranderd worden om een efficiënte homologe chromosoomreparatie te krijgen voor ziekmakende mutaties in menselijke genomen.”

Onbedoelde effecten

Nickases zouden veel minder onbedoelde veranderingen in het genoom veroorzaken dan Cas9. Ook zou een gedoseerde toediening van die nickase-instrumenten gespreid over een paar dagen beter werken dan toediening in een keer.

Bier: “Een ander opmerkelijk voordeel van deze aanpak is de eenvoud. Er komen erg weinig componenten aan te pas en de ‘knippen’ van de nickases zijn ‘zacht’ anders dan met Cas9 die voor volledige breuk van DNA zorgt, vaak vergezeld van mutaties.” Roy denkt dat met deze aanpak veel dominante ziekteveroorzaakte mutaties in een van beide genen kan repareren. Voorlopig zal die aanpak zich eerst nog maar op ‘hoger’ niveau dan die van fruitvliegjes moeten zien te bewijzen.

Overigens vermeldt het persbericht dat Bier belangen heeft in twee bedrijven die mogelijk van de uitkomsten van dit onderzoek kunnen profiteren: Synbal en Agragene. Het is maar dat je dat weet.

Bron: Science Daily