Het CRISPR/Cas9-complex aan het werk aan DNA (rood) (afb: univ. van Californië)

De CRISPR-methode om genetische fouten te repareren (of nieuwe functies te introducen) is ook in dit blog vaak ter sprake gekomen. De aanvankelijke hoerastemming is inmiddels wat geluwd, omdat die methode niet altijd even netjes (en dus onveilig) werkt. Er wordt verdurend gesleuteld aan het opschroeven van de effectiviteit (dus veiligheid) en het minimaliseren van onbedoelde veranderingen. Nu hebben onderzoekers van het befaamde ETH in Zürich aangetoond dat zo’n nieuwe, verfijnde methode allesbehalve veilig is. Toch blijven ze in de CRISPR-methode geloven als veilige manier om genetische mankementen te rapareren
Er zijn verschillende CRISPR-systemen door bacteriën ontwikkeld. Meestal werken onderzoekers met Cas9 als genschaar. Die knipt beide DNA-strengen door en dat kan voor problemen zorgen. Nieuwere methoden werken met genscharen die slechts een van beide strengen doorknippen.
Na zo’n knip komen er twee natuurlijk hersteloperaties in actie: een snelle, maar onnauwkeurige waarbij de losse eindjes gewoon weer aan elkaar geplakt worden en een langzame, maar nauwkeurige operatie waarbij een stuk DNA wordt gekopieerd waardoor het gat weer netjes wordt opgevuld met de DNA-bouwstenen die er voorheen waren.
Die nauwkeurige methode, de homologe reparatie, komt echter niet altijd in actie en dat is nu net de route die je zou willen volgen. “In feite kun je daarmee (erfelijke; as) ziektes genezen”, zegt Jacob Corn.

Om cellen te dwingen de nauwkeurige methode te volgen gebruikten (andere) onderzoekers een verbinding, die ze aanduiden met de code AZD7648, die de snelle methode blokkeert. Dat bleek vooralsnog naar behoren te werken, maar bij nadere beschouwing toch niet de oplossing te zijn. In vele cellen zorgde die verbinding voor grote genetische veranderingen in een deel van het genoom waarvan verwacht werd dat dat netjes zonder fouten zou worden gerepareerd.
De ETH-onderzoekers ontdekten dat deze veranderingen ertoe leidden dat duizenden en duizenden DNA-bouwstenen, de nucleotiden, eenvoudigweg werden verwijderd. Zelfs hele chromosoomdelen verdwenen en dat is nu ook weer niet de bedoeling.

“Toen we de plaatsen in het genoom analyseerden waar dat werd bewerkt, zag het er correct en nauwkeurig uit, maar toen we het genoom breder analyseerden, merkten we enorme genetische veranderingen op. Je kunt dit niet zien als je alleen het korte bewerkte gedeelte en de directe omgeving analyseert”, zegt hoofdauteur Grégoire Cullot.
De omvang daarvan verraste de onderzoekers. Ze gaan er zelfs van uit dat ze de omvang van het probleem nog niet helemaal in kaart gebracht hebben, omdat ze bij het analyseren van gemodificeerde cellen niet naar het hele genoom hebben gekeken, maar slechts naar gedeeltes.

Achterdochtig

De bewuste onderzoekers zouden hebben aangetoond hoe effectief en nauwkeurig het bewerken van het genoom werkt met de toevoeging van AZD7648. “Dat maakte ons achterdochtig en zijn daarom verder gaan kijken”, zegt Corn.
De ETH-onderzoekers analyseerden vervolgens de volgorde van DNA-bouwstenen, niet alleen rond het verwerkte gebied, maar ook in in een groter gedeelte. Ze ontdekten dat deze ongewenste en katastrofale, onbedoelde veranderingen veroorzaakt werden door AZD7648. Ook andere groepen zijn tot dezelfde conclusie gekomen.
Corn: “Wij zijn de eersten die zeggen: niet alles is geweldig. Dit is een bittere tegenslag voor ons omdat we, net als andere wetenschappers, hoopten dat we de nieuwe technologie konden gebruiken om de ontwikkeling van gentherapieën te versnellen.”

Volgens Corn is dit echter niet het einde, maar het begin van verdere vooruitgang in genoombewerking met behulp van de CRISPR/Cas-methode. “De ontwikkeling van welke nieuwe technologie dan ook is een hobbelig pad. Een struikelblok betekent niet dat we deze technologie opgeven.”

Het zou mogelijk kunnen zijn om het gevaar af te wenden door in de toekomst niet slechts één molecuul te gebruiken om homoloog herstel te bevorderen, maar een cocktail van verschillende stoffen. Corn: “Er zijn veel mogelijke kandidaten. We moeten nu uitzoeken uit welke componenten zo’n cocktail moet bestaan, zodat het genoom niet beschadigd raakt.”

CRISPR/Cas-systemen worden al met succes toegepast in de kliniek. Zo zijn de afgelopen jaren honderd patiënten met sikkelcelanemie behandeld, toen nog zonder AZD7648. “Alle patiënten worden als genezen beschouwd en hebben geen bijwerkingen”, zegt Corn. “Ik ben daarom optimistisch dat dergelijke gentherapieën ingeburgerd zullen raken. De vraag is meer welke aanpak de juiste is en wat we nodig hebben zodat de technologie veilig voor zoveel mogelijk patiënten kan worden ingezet.”

Bron: idw-online.de