Een retrotransposon gebruikt omgekeerde transcriptie om zich elders in het genoom opnieuw te vestigen (afb: WikiMedia Commons)
Onderzoekers hebben genoombewerker STITCHR ontwikkeld die gezonde genen op specifieke plaatsen kan invoegen zonder dat daarbij onbedoelde mutaties zouden ontstaan. STITCHR zou de inmiddels welbekende CRISPR-techniek kunnen aanvullen, denken de onderzoekers. Vooralsnog zal de genoombewerker zich nog moeten bewijzen. Bij de introductie van CRISPR ruim tien jaar geleden werd die techniek ook als feilloos gezien, maar dat bleek toch niet helemaal te kloppen.“CRISPR heeft een revolutie teweeggebracht in onze visie op genbewerking, maar het kent beperkingen. CRISPR kan niet elke locatie in het genoom aanpakken en het kan de duizenden mutaties die aanwezig zijn bij ziekten zoals taaislijmziekte niet herstellen”, zegt medehoofdauteur Omar Abudayyeh van de Harvarduniversiteit. “Toen we ons lab startten, wilden we vooral uitzoeken hoe we grote stukken gen, of zelfs hele genen, konden invoegen om defecte genen te vervangen. Dit zou ons in staat stellen om elke mutatie voor een ziekte aan te pakken met één enkele genbewerking.”
STITCHR maakt gebruik van enzymen uit genetische elementen, retrotransposons genaamd, die voorkomen in alle eukaryotische cellen, waaronder dieren, schimmels en planten. Ze worden vaak ‘springende genen’ genoemd vanwege hun neiging om te bewegen en zich elders in het genoom te nestelen. De onderzoekers ontdekten hoe het knip-en-plakmechanisme dat ze daarbij gebruiken, ook gebruikt kan worden om genen op specifieke locaties te bewerken.
De onderzoekers gebruikten vervolgens een rekenprogramma om duizenden retrotransposons door te lichten op bruikbaarheid voor hun doeleinden. Deze werden vervolgens in het laboratorium uitgeprobeerd. Ze uiteindelijke op een kandidaat (R2Tg van een zebravisje), die werd gecombineerd met een nickase (die slechts een van de twee DNA-strengen doorknipt) uit het CRISPR-gereedschapskist om de genen naadloos te kunnen invoegen.
Transcriptie is in de geneticataal het proces waar de volgorde van een (deel van een) gensequentie wordt gekopieerd op RNA. Het opmerkelijke van retrotranposonen is dat ze omgekeerde (ook wel reverse genoemd) transcriptie (van RNA naar DNA) gebruiken om zich elders in het genoom in te voegen. Dat betekent dat deze techniek met RNA’s en niet met DNA werkt om een nieuw gen in te voegen. Dat zou het afleveren van het genoombewerkingsgereedschap aanzienlijk vereenvoudigen, stellen de onderzoekers.
Meer werk
Helemaal af is hun systeem nog niet, want de onderzoekers stellen van plan te zijn de efficiëntie van hun systeem nog verder te verbeteren en ze werken aan de ‘vertaling’ van STITCHR naar klinische toepassingen.
“Door de basisbiologie in onze cellen te bestuderen, kunnen we inspiratie opdoen voor nieuwe instrumenten (voor genoombewerking, neem ik aan;as). Die kunnen onze mogelijkheden vergroten en leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen en therapieën voor zowel zeldzame als veelvoorkomende ziekten”, stelt medeonderzoeker Jonathan Gootenberg.
Bron: Science Daily