Zeer schematische voorstelling van Cas13d (afb: Rahul Gupta et.al in Cell)

Als iedereen kunstmatige intelligentie (ki) gebruikt kunnen genoom-bewerkers, die toch een hele vooruitstrevende tak van de wetenschap bedrijven, niet achterblijven. De onderzoekers combineerden de twee om de genactiviteit op verschillende manieren te sturen. Het ki-systeem gaf de aanwijzingen voor het gids-RNA dat de ‘schaar’ voor RNA-bewerking, Cas13d, de weg moet wijzen. Deze gecombineerde technieken zouden kunnen resulteren in nieuwe CRISPR-therapieën, hopen de onderzoekers.
Met de CRISPR-methode kun je zowel het DNA als het RNA in cellen veranderen. Voor DNA-bewerking wordt dan vaak de ‘genschaar’ Cas9 gebruikt, voor de bewerking van RNA Cas13. De bewerking van RNA wordt veiliger geacht aangezien die minder rigoureus ingrijpt in de genetische ‘machinerie’. Die RNA-bewerking kan ook dienst doen om RNA-virussen zoals het corona- of griepvirus te bestrijden.
Precisie is bij die bewerkingstechnieken het grote struikelblok. Als je bijvoorbeeld bepaalde RNA’s wilt uitschakelen in een cel dan moet de RNA-bewerker geen andere RNA’s aanvatten.
“Net zoals Cas9 bij DNA zal RNA-bewerking met eiwitten zoals Cas13 een grote vlucht maken in de moleculaire biologie en bij biomedische toepassingen in de komende jaren”, zegt Neville Sanjana van de universiteit van New York. “Nauwkeurigheid is daarbij van groot belang.”

In het onderzoek bekeken Sanjana en de zijnen een groot aantal (rond 200 000) gids-RNA’s die de genschaar naar de juiste positie moeten leiden en ook de kans dat ze op onbedoelde plaatsen zouden kunnen ‘aandokken’ om daar (dus) (onbedoeld) aan de slag gingen.
Ze riepen daarbij de hulp in van David Knowles en collega’s die een ki-systeem hadden ontwikkeld TIGER genaamd, dat geleerd had van CRISPR-gegevens om effectief aan de slag te gaan. TIGER staat voor, vertaald, gerichte remming van genexpressie via gids-RNA-ontwerp. De ’tijger’ bleek zowel de onbedoelde als bedoelde acties te kunnen voorspellen bij een bepaald ontwerp van gids-RNA. Daarmee versloeg het systeem oudere ‘concurrenten’ voor het voorspellen van onbedoelde mutaties met Cas13. Terwijl veel ki-systemen (ook voor de makers) een zwarte doos vormen, konden de onderzoekers bij TIGER achterhalen op welke gronden het systeem voorspelde of een gids-RNA goed of broddelwerk zou afleveren.

Gids-RNA

“Eerder werk van ons liet zien hoe je gids-RNA ontwierp om een bepaalde RNA uit te schakelen”, zegt medeonderzoeker Harm Wessels. “Met TIGER kunnen we nu gids-RNA’s voor Cas13 ontwerpen die een goede balans hebben tussen adekwate uitschakeling zonder onbedoelde effecten te krijgen.” Het bleek dat TIGER ook in staat is om aan te geven hoe de genactiviteit kan worden gereguleerd (dus niet helemaal uitgeschakeld).

Dat zou iets kunnen betekenen bij bepaalde ziektes waar er teveel kopieën zijn van een gen zoals bij de ziekte van Down en bepaalde vormen van schizofrenie of bij kankers waar afwijkende genexpressie leidt tot celwoekering. TIGER vertelt niet alleen hoe je een gids-RNA voor een bepaald doel moet ontwerpen, maar ook hoe je de aanmaak van een eiwit kunt reguleren.

Bron: Science Daily