Het bewerken van DNA van cellen heeft sinds de introductie van de CRISPR-methode een grote vlucht genomen, in ieder geval in onderzoekslabs, maar DNA-bewerking is allerminst foutloos. Nu denken onderzoeksters een manier gevonden te hebben om met behulp van de kennis van reparatietechnieken van cellen DNA-bewerking nauwkeuriger te maken. Hun nieuwe methode hebben ze Repair-sea genoemd.
“We weten al lang dat de reparatiemechanismes van cellen wezenlijk zijn voor genoombewerking, want om DNA te bewerken moet je het eerst kapot maken”, zegt Britt Adamson van de Princeton-universiteit. “Deze processen zijn ongelooflijk ingewikkeld en dus vaak moeilijk te ontwarren.”
Om DNA te repareren gebruiken cellen verschillende mechanismen waarbij vaak verschillende genen samenwerken. Repair-sea ‘zegt’ de onderzoeksters welk mechanisme voor de reparatie zorgt. Aan de hand daarvan kunnen de onderzoeksters bepalen hoe het DNA gerepareerd moet worden. Ze gebruikten dat hulpmiddel bij een bewerking met CRISPR/Cas9, veel gebruikt in proeven met DNA-bewerking.
Bij die bewerking worden beide DNA-strengen doorgeknipt. Daarbij gaat het nogal eens fout. “We probeerden de mechanismes achter zo veel mogelijk geïntroduceerde mutaties te begrijpen om het systeem te kunnen optimaliseren”, zegt medeonderzoeker Jeffrey Hussmann. Repair-sea hielp daarbij (dus).

Een groep onder leiding van David Liu van het Broadinstituut van MIT en Harvard ontwikkelde een alternatieve techniek (priembewerking) die niet noodzakelijk een dubbele streng doorknipt. Dat systeem heeft zo zijn beperkingen maar de onderzoeksters namen aan dat hun benadering daar iets aan kon/kan doen. Dus ‘spanden’ de diverse onderzoeksgroepen ‘samen’. Adamson: “Het was voor ons een fantastische ervaring.”

Afhankelijk

Het bleek dat de uitkomsten van priembewerking inderdaad worden beïnvloed door eiwitten die een rol spelen in de DNA-reparatie. De onderzoeksters toonden ook aan dat als ze bepaalde reparatiemechanismes dwarsboomden de mogelijkheden en nauwkeurigheid toenamen. Dit onderzoek heeft daarmee ook aangetoond dat Repair-sea gebruikt kan worden om de genoombewerking te verbeteren.
De onderzoeksters blijven werken aan de verbetering van hun systeem, ook ten behoeve van andere bewerkingstechnieken. Adamson: “We zien Repair-sea als een hulpmiddel om een nauwkeurig beeld te krijgen wat genoombewerkers doen in een cel.” En dat hulpmiddel is nooit af.

Bron: Science Daily
Artikelen:

1. Jeffrey A. Hussmann, Jia Ling, Purnima Ravisankar, Jun Yan, Ann Cirincione, Albert Xu, Danny Simpson, Dian Yang, Anne Bothmer, Cecilia Cotta-Ramusino, Jonathan S. Weissman, Britt Adamson. Mapping the genetic landscape of DNA double-strand break repair. Cell, 2021 DOI: 10.1016/j.cell.2021.10.002
2. Peter J. Chen, Jeffrey A. Hussmann, Jun Yan, Friederike Knipping, Purnima Ravisankar, Pin-Fang Chen, Cidi Chen, James W. Nelson, Gregory A. Newby, Mustafa Sahin, Mark J. Osborn, Jonathan S. Weissman, Britt Adamson, David R. Liu. Enhanced prime editing systems by manipulating cellular determinants of editing outcomes. Cell, 2021; DOI: 10.1016/j.cell.2021.09.018