Peter H. Yoon (afb: LinkedIn-profiel van Yoon)
Wetenschappers hebben een krachtig genbewerkingssysteem in virussen ontdekt. Het in afko met VIPR (Engelse afko voor virale programmeerbare interferentie-herhaling) aangeduide systeem zou al miljarden jaren oud zijn, dus zo bijster opmerkelijk is die ontdekking niet (eerder de niet-ontdekking). Mogelijk is dat systeem effectiever dan de genbewerkingstechniek CRISPR die afkomstig is van bacteriën en momenteel veel gebruikt wordt om te ‘knutselen’ met DNA (of zou dat wensdenken zijn?).
Een voordeel ten opzichte van CRISPR is dat de moleculen die VIPR gebruikt kleiner zijn en dus makkelijker cellen zijn binnen te loodsen. De ontdekking is in twee artikelen beschreven.
De afgelopen tien jaar is de genbewerkingstechniek CRISPR een bekend middel geworden om het DNA of ook RNA te verbouwen. Donderdag meldden wetenschappers rond Peter Yoon dat ze een andere genbewerkingsverdediging in de natuur hadden gevonden, ditmaal van virussen. Dit systeem, VIPR genaamd, lijkt meer dan vier miljard jaar oud te zijn en zou de evolutionaire voorganger van CRISPR kunnen zijn, stellen de onderzoekers.
Het zou wel eens het krachtigste genbewerkingsinstrument kunnen zijn, met bepaalde voordelen ten opzichte van CRISPR. VIPR lijkt een grotere verscheidenheid aan genetische sequenties te kunnen bewerken, waardoor het een groter deel van het genoom veranderd kan worden. Overigens lijkt mij(=as) dat niet erg waarschijnlijk, aangezien CRISPR later is ontwikkeld dan VIPR en wel eens een ‘antwoord’ van de bacteriewereld zou kunnen zijn op VIPR. Tussen bacteriegerichte virussen (bacteriofagen) en bacteriën heerst al miljarden jaren een wapenwedloop, dus….
Of VIPR ook echt gebruikt kan worden om DNA of RNA te bewerken valt nog te bezien. Voor Doudna is dit het (zoveelste) bewijs hoe weinig de mens af weet van hoe de biologie werkt (en toch al volop bezig is met knutselen aan de genen).
Terugkijken in de evolutie is niet simpel. Het is net of je met een telescoop naar verre ‘werelden’ zoekt. Twee jaar geleden besloot Peter Yoon, toen nog promovendus en medewerker van CRISPR-pionier Jennifer Doudna, een betere ’telescoop’ te bouwen. In plaats van CRISPR-genen te onderzoeken, bestudeerde hij de moleculen die door die genen gecodeerd werden.
Een gen dient als blauwdruk voor een eiwit. Wanneer een gen muteert, kan het eiwit dat het codeert ook veranderen, maar dat hoeft niet. Het eiwit kan dan dezelfde algemene vorm behouden, zelfs na miljarden jaren.
De vorm van een eiwit bepaalt de chemische reacties die het kan uitvoeren. Zodra een eiwit zich heeft ontwikkeld om iets te doen, blijft het dat meestal gewoon doen. “De natuur is erg lui”, zegt Yoon, tegenwoordig werkzaam bij ki-bedrijf Anthropic. Samen met promovendus Kenneth Loi en geholpen door kunstmatige intelligentie onderzocht hij 2,3 miljoen eiwitten en vond er honderden verbindingen die leken op CRISPR-moleculen, maar geen deel uitmaakten van dat genbewerkingssysteem in bacteriën. Die bleken alle afkomstig van virussen.
Omkering
“Het was een complete omkering van wat we verwachtten,” zegt Yoon. CRISPR is een wapen dat micro-organismen gebruiken tegen virussen. Nu vonden de wetenschappers virussen die zelf een variant ervan leken te bevatten.
Om te kijken wat die moleculen doen, hadden de onderzoekers een virus nodig. Gelukkig had zijn bazin Doudna een virusstam in de vriezer die ze konden gebruiken.
De geïnfecteerde cellen maakten VIPR-eiwitten aan, die zich vervolgens verbonden met virale RNA-moleculen. Terwijl CRISPR-eiwitten genen in stukjes hakken en die inbouwen in hun eigen DNA bij wijze van afweergeheugen, zouden VIPR-eiwitten zich hechten aan RNA. Het effect is hetzelfde: de aangetaste genen worden effectief uitgeschakeld. Virussen gebruiken dat wapen dus om concurrerende virussen (bacteriofagen) uit te schakelen.
Bron: New York Times