Onderzoekers van de staatsuniversiteit van Noord-Carolina hebben het van bacteriën geleende afweermiddel CRISPR gebruikt om een genetisch veranderd virus de genen in een bacterie te laten veranderen. De CRISPR-wereld op zijn kop.
Zoals trouwe lezers van dit blog (zijn die er?) zullen weten gebruiken bacteriën het CRISPR-systeem om zich te wapenen tegen een bepaald soort virussen die het op bacteriën gemunt hebben, de bacteriofagen kortweg fagen genoemd. De CRISPR-machine haalt een stukje virus-DNA en zet dat in het eigen genetisch materiaal (ik begrijp dat het om plasmiden gaat;as) om bij een volgende ontmoeting die dreiging te herkennen en er korte metten mee te maken (iets soortgelijks doet ons afweersysteem maar op een andere manier).
Die onderzoekers hebben virussen genetisch zo veranderd dat ze door de CRSIPR-afweer heen kunnen breken en veranderingen aan het genen van het micro-organisme kunnen aanbrengen, ook als er andere bacteriën in de buurt zijn. “Virussen zijn heel goed om ladingen af te leveren” zegt Rodolphe Barrangou. “Wij gebruikten een bacteriofaag om CRISPR af te leveren aan bacteriën. Dat is ironisch, want CRISPR is bedoeld om virussen te doden. Het virus leverde bij E. coli’s DNA af, net alsof dat virus een injectienaald is.”

Twee faagsoorten, T7 en lambda, leverden CRISPR-gereedschap af om het genetisch materiaal van die E. coli’s te bewerken, eerst in een reageerbuisje en later in een nagebootste bodemstructuur, een complexe omgeving die normaal veel verschillende bacteriën bevat. Het bleek dat die fagen zonder problemen de bacteriën opspoorden en hun lading afleverden. Met dat CRISPR-gereedschap en de genbewerking gaven de bacteriën licht en veranderde hun antibioticaresistentie.
De lambda-faag werd vervolgens gebruikt om een cytosinebasebewerker af te leveren bij de E. coli’s. Anders dan de CRISPR-schaar Cas, die beide DNA-strengen doorknipt en wat grofstoffelijk is, vervangt die basebewerker slechts een DNA-letter (cytosine in dit geval). Daarmee werd een aantal E. coli-genen bewerkt.

Aan/uit-knop

“We gebruikten die basebewerker als een soort programmeerbare aan/uit-knop voor genen”, zegt medeonderzoeker Matthew Nethery. “Daarmee kunnen we heel precies enkele letters (nucleotiden; as) veranderen zonder de dubbele streng door te knippen zoals gewoonlijk met CRISPR/Cas.” Die truc herhaalden de onderzoekers in hun namaakgrond van zand en kwarts en vloeistof waarin drie verschillende bacteriesoorten huisden om te zien of die hun doelen konden vinden. Ook in een ‘natuurlijker’ omgeving bleek alles te kloppen.

De onderzoekers denken met dit systeem te kunnen ontdekken hoe bacteriën met planten en andere micro-organismen wisselwerken. Barrangou: “We zien dat als een hulpmiddel voor het microbioom (de darmflora; as). We veranderen een bepaalde bacterie, terwijl de rest van het microbioom gelijk blijft. Hiermee bewijzen we dat dat mogelijk is in een complexe bacterieomgeving. Dat onderzoek zou kunnen leiden tot een grotere gezondheid bij planten of van het spijsverteringskanaal. Het is trouwens ook een manier om je CRISPR-gereedschap af te leveren.”

Bron: Science Daily