Door een methylgroep aan een C (naast een G) te koppelen wordt een gen inactief. Met CRISPRon wordt de boel weer ingeschakeld (afb: Cell)
De CRISPR-methode is inmiddels een breed geprezen (maar nog lang niet volmaakt) middel om DNA te bewerken. Nu lijkt het er op dat onderzoekers die methode zo hebben veranderd dat daarmee ook de expressie van genen (de genactiviteit) is te veranderen. Dat biedt nieuwe mogelijkheden die buiten het louter genetische liggen.
De onderzoekers hebben hun methode CRISPRoff gedoopt. Daarmee is van haast elke gen in menselijke de genactiviteit uit te schakelen. Als ze zo’n gen hebben uitgeschakeld – en dus niet het gen hebben verwijderd – dan blijft dat zo in na honderden celdelingen, tenzij dat weer wordt ingeschakeld met CRISPRon, aldus de onderzoekers.
Het sturen van genactiviteit lijkt een veiliger methode dan het bewerken van het genoom. Daarmee verander je het DNA niet en zou je, in beginsel, ook geen ongewenste/onbedoelde veranderingen in het genoom kunnen introduceren. “Gen- en celtherapieën vormen de geneeskunde van de toekomst, maar er zijn problemen met de veiligheid, vandaar dat we andere wegen hebben gezocht om met CRISPR ziektes te behandelen”, zegt Luke Gilbert van de universiteit van Californië in San Francisco.
De CRISPR-methode om DNA te bewerken maakt gebruik van twee gereedschappen: een genschaar (vaak een Cas-eiwit) en de ‘plaatswijzer’ gids-RNA. Voor CRISPRoff werd de genschaar weggelaten en bleef gids-RNA natuurlijk. Ze introduceerden een aan het CRISPR-complex gebonden enzym. Op de door het RNA aangewezen plaats op het DNA aangekomen ging het enzym aan de slag op het epigenoom (de ‘besturing’ van de genen). Daar zorgde dat enzym voor methylering van een gen.
Genmethylering is een normaal proces in zoogdiercellen (en andere?; as), maar hiermee krijgen onderzoekers een prima middel in handen om genactiviteit te sturen. CRISPRon doet dan het omgekeerde van CRISPRoff (haalt dus het gen weer van slot). “Je kunt dat voor meer genen tegelijk doen zonder dat dat effect heeft op het DNA”, zegt medeonderzoeker Jonathan Weissman.
Weerstand
De onderzoekers baseerden hun werk op dat van een Italiaanse groep. Ze wisten dat CRISPRoff zou werken, maar vermoedden dat 30% van de genen in mensencellen daar niet gevoelig voor zou zijn.
Het DNA-alfabet bestaat uit slechts vier letters: A,C, G en T. Alleen de C’s naast een G kunnen echter worden gemethyleerd. Wetenschappers hebben lang gedacht dat methylering eigenlijk alleen maar mogelijk was op plaatsen in het DNA waar veel CG’s voorkomen, de zogeheten GC-eilanden.
Dat zou betekenen dat 30% van de genen op het mensengenoom niet ‘bestuurbaar’ zouden zijn met CRISPRoff/on. Gilbert en de zijnen hebben nu aangetoond dat je geen GC-eilanden nodig hebt om genen uit te schakelen door methylering. “Dat was voor mij een grote verrassing”, zegt de onderzoeker.
Genen zijn overerfelijk, maar ook het epigenoom kan van geslacht op geslacht worden doorgegeven. De onderzoekers constateerden dat een eenmaal uitgeschakeld gen na 450 delingen nog uit stond. Dat was zelfs zo in rijpende cellen, constateerden de onderzoekers (weer) tot hun verbazing. Tijdens die rijping (differentiëring) van stamcel tot gespecificeerde cel (bijvoorbeeld neuron), wordt het epigenoom stevig onderhanden genomen, maar de door CRISPRoff uitgezette genen bleken ‘rijpingsbestand’ te zijn.
Dat doet vermoeden dat dit middel maar een keer gebruikt hoeft te worden om langdurige therapeutische effecten te bewerkstelligen.
Hoewel ze deze genbesturing uitzonderlijk veelbelovend achten, stellen de onderzoekers dat er meer onderzoek gedaan moet worden om achter de therapeutische mogelijkheden van het nieuwe CRISPR-gereedschap te komen.
Bron: Science Daily