De mogelijkheden van multibewerking van het genoom. Je zou het bijna fröbelen met DNA noemen (afb: Seth Shipman et. al/Nature Chemical Biology)

Onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld waarmee ze tegelijkertijd nauwkeurige genoom-bewerkingen zouden kunnen uitvoeren op meerdere locaties binnen een cel. Met behulp van wat retrons of retronen worden genoemd, creëerden ze een hulpmiddel dat DNA in bacteriën, gisten maar ook menselijke cellen efficiënt zou kunnen veranderen. De onderzoekers denken die nieuwe methode vooral voor fundamenteel onderzoek te gebruiken en niet zo zeer voor het repareren van genetische afwijkingen..
Met de huidige methoden voor genoombewerking zou je het erfgoed slechts op één locatie tegelijk kunnen bewerken. Nu hebben onderzoekers van het Gladstoneinstituut een nieuwe methode ontwikkeld waarmee ze nauwkeurige bewerkingen zouden kunnen uitvoeren op diverse locaties. “We wilden de grenzen verleggen door middelen te ontwikkelen die ons helpen de ware complexiteit van biologie en ziekten te bestuderen”, zegt  Seth Shipman.
Retronen zijn genetische systemen die zijn samengesteld uit een reverse transcriptase (een enzym) en een niet-coderend RNA dat enkele DNA-strengen bevat, dat omgekeerd wordt getranscribeerd (omgezet in DNA) om verschillende kopieën van enkelstrengs DNA te produceren, schrijven de onderzoekers (voor mij=as) wat mysterieus. Laten we het er op houden dat daarmee veel enkelvoudige DNA-strengen zijn te maken. Door die retronen te combineren met de ‘aloude’ CRISPR-techniek zou je genomen snel en efficiënt kunnen bewerken, ontdekten de onderzoekers al een paar jaar geleden. Nu hebben ze die aanpak uitgebreid.

“Als je een cel op verschillende locaties in het genoom wilde bewerken die niet bij elkaar in de buurt liggen, was de standaardaanpak tot nu toe om de wijzigingen na elkaar aan te brengen”, legt medeonderzoeker Alejandro González-Delgado uit. “Dat was een moeizame proces: je voerde eerst een bewerking uit, daarna gebruikte je de bewerkte cellen om een ​​nieuwe bewerking door te voeren, enzovoort.”

Multitron

In plaats daarvan hebben de onderzoekers een ​​manier gevonden om een ​​retron te coderen, zodat deze verschillende stukken DNA kan genereren. Wanneer ze bij een cel worden afgeleverd, kunnen deze speciaal ontworpen retrons, multitrons genaamd, verschillende bewerkingen tegelijk uitvoeren, waarbij de te bewerken delen van het genoom bij elkaar in de buurt worden ‘getrokken’. Een ander voordeel van multitrons is hun vermogen om grote delen van het genoom te verwijderen.

De onderzoekers zien veel mogelijkheden voor deze nieuwe bewerkingstechniek, onder meer in de aanpassing van de stofwisseling van cellen, bijvoorbeeld om die meer van een bepaalde stof te laten aanmaken. Eerder hadden ze al aangetoond dat retronen kunnen worden gebruikt om moleculaire gebeurtenissen in een cel vast te leggen, waardoor een soort logboek ontstaat van de activiteit van de cel en veranderingen in de omgeving. Met multitrons hebben de onderzoekers deze aanpak uitgebreid.
González-Delgado: “Met multitrons kunnen we tegelijkertijd zeer zwakke en zeer sterke signalen opnemen, waardoor het dynamische bereik van onze opnamen wordt vergroot. Uiteindelijk kunnen we ons voorstellen dat we dit soort hulpmiddelen in het darmmicrobioom zouden kunnen gebruiken om bijvoorbeeld ontstekingen te detecteren.”

“Om complexe erfelijke ziektes te kunnen modelleren en om uiteindelijk behandelingen of genezingen te vinden, moeten we veel verschillende mutaties in cellen tegelijk aanbrengen”, zegt Shipman. “Onze nieuwe aanpak is een stap in die richting.”

Bron: Science Daily