De CRISPR-methode gecombineerd met retrons zou het DNA van zowel prokaryoten (bacteriën) als eukaryoten nauwkeuriger bewerken (afb: shipmanlab.org)

In bacteriecellen verijdelen stukjes DNA, retrons genaamd, virale aanvallen, maar ze kunnen meer. Onderzoekers rond Seth Shipman van Gladstone-instituten hebben aangetoond dat retrons ook heel nauwkeurig DNA kunnen bewerken. Ze kunnen zelfs worden gecombineerd met CRISPR, het veel bekendere bacteriële verdedigingssysteem dat tot veel gebruikt DNA-bewerker is uitgegroeid. Die combinatie zou nog nauwkeuriger zijn (maar dat heb ik=as al iets te vaak gehoord).Tot nu toe is nog maar een klein aantal retrons bestudeerd. In de natuur bestaan ​​er vele duizenden variaties, waarvan sommige beter zijn in genoombewerking  dan andere.
Shipman c.s. hebben dat aantal nu fiks opgevoerd. Ze hebben de retronkennis enorm uitgebreid. Ze bekeken 163 nooit eerder geteste retrons en ontdekten er veel die DNA sneller en efficiënter kunnen bewerken dan die nu in onderzoek worden gebruikt.

De onderzoekers probeerden de ‘nieuwe’ retrons uit in bacteriën, bacteriofagen en menselijke cellen. Sommige daarvan, ontdekten ze, zouden zo efficiënt werken dat die kunnen worden gebruikt om ziekten te behandelen.
Hoewel retrons, die voor het eerst in de jaren ’80 werden beschreven, heel gebruikelijk zijn in bacteriën, hebben onderzoekers slechts een handvol retrons gebruikt. Een paar jaar geleden vlooiden onderzoekers in Spanje door genoomdatabanken en vonden bijna 2000 stukken DNA waarvan ze vermoedden dat het retrons waren.

Ongetest

“Niemand had deze retrons in een laboratorium getest, dus besloten we dat maar te doen,” zegt medeonderzoeker Asim Khan. “We begonnen retrons van die lijst te halen en ze in cellen te plaatsen om te zien welke zouden werken en welke nuttig zouden zijn voor technologie, en of er interessante verschillen tussen hen waren.”

De onderzoekers bouwden de diverse (vermoedeijke?) retrons in de plasmiden (de DNA-ringen) van E. coli’s in om te kijken dat dat werkelijk retrons waren die DNA konden produceren. Dat bleek bij de meeste sequenties zo te zijn.
“We wilden vervolgens bepalen of een van de retrons betere bewerkers konden zijn dan de standaard-retrons die we gebruikten. Dus maten we hoeveel DNA elke nieuwe retron kon produceren,” zegt Matías Rojas-Montero. “Eerder hadden we ontdekt dat de hoeveelheid DNA die door een retron wordt geproduceerd een goede voorspeller is van hoe goed dat zal werken bij genoombewerking.”
Het bleek dat de relaties tussen retrons voorspelden hoeveel DNA ze produceerden: retrons die het meest produceerden, waren over het algemeen verwante retrons.

Toen Shipmans groep had geverifieerd dat de retrons DNA konden produceren in E. coli’s, kozen ze 29 retrons om die te testen op hun vermogen om samen te werken met genoombewerkingssystemen in E. coli en fagen.
Bij de E. coli’s vertoonden acht retrons betere bewerkingssnelheden dan retron Eco1, dat momenteel wordt beschouwd als de gouden standaardretron voor genoombewerking in bacteriën. Eén retron, afkomstig van de bacterie Klebsiella variicola, had een tienvoudige toename in bewerkingsefficiëntie vergeleken met Eco1. Bij fagen waren vier retrons efficiënter dan Eco1.

Mensencellen

Ten slotte testte het team meer dan 130 retrons op hun vermogen om genoombewerking uit te voeren in menselijke cellen. 58 daarvan hadden hogere percentages van nauwkeurige bewerking dan Eco1. De best presterende retrons, zo lieten ze zien, voerden correcte bewerkingen uit in 30% tot 40% van de cellen. Dat bewerkingsresultaat zou hoog genoeg zijn om een ​​therapeutisch verschil te maken voor veel ziekten die voor gentherapie in aanmerking komen, zoals auto-immuunziekten en bloedziekten.

Shipman en zijn collega’s plannen nu aanvullende studies naar de bekeken retrons – evenals voorspelde retrons die geen DNA opleverden – om beter te begrijpen welke delen van de retrons hun DNA-productie en het vermogen beïnvloeden om met genoombewerkers samen te werken. Uiteindelijk hopen ze dat de lijst andere onderzoekers nieuwe, effectievere opties biedt wanneer ze genen gaan bewerken met behulp van retrons.
Shipman: “Naast het zelf gebruiken van de retrons om genomen te bewerken en genetische varianten te introduceren die gerelateerd zijn aan ziektes, hebben we deze retrons al aan veel andere labs gegeven. Die zijn enthousiast. Nu we dieper in de eigenschappen van deze retrons duiken, denken we dat we ze nog verder kunnen sleutelen en verbeteren.”

Bron: phys.org