De structuur van Integrate-CRISPR, waarbij het donkerblauwe deel het cascade-enzym is (Cas), het roze het gids-RNA en het lichtblauwe het enzym transposase waarmee stukjes DNA in het genoom kunnen worden ‘gelast’ (afb: Sternberg & Fernández Labs, Columbiauniversiteit)

Wij mensen hebben CRISPR-methode van bacteriën. Die gebruiken CRISPR om zich tegen bacetrievirussen (bactriofagen) te beschermen. Nu schijnen die bacteriofagen juist die CRISPR-methode te hebben gejat als onderdeel van de wapenwedloop tussen beide organismen. Mogelijk dat dat tot nieuwe toepassingen van de ‘genschaar’ leidt, speculeert Mazhar Adli van de Noordwestuniversiteit, die niet bij het onderzoek betrokken was.
Bacteriën gebruiken de genschaar om stukjes erfgoed van de faag uit te knippen en op te bergen in haarzijn genetisch geheugen, zodat ie het virus met gepaste wapens kan bestrijden.

Kennelijk zijn stukjes van het DNA dat codeert voor het CRISPR-systeem bij fagen terechtgekomen (het virusgenoom is buitengewoon ‘wispelturig’). Dat was al eerder ontdekt, maar de betreffende onderzoekers zagen dat als buitenissigheden. “Wij vroegen ons af of dat niet vaker voorkwam”, zegt Nobelprijswinnares Jennifer Doudna van de universiteit van Californië in Berkeley.
Dus ging zij met collega’s op zoek naar andere voorbeelden bij de fagen.

Ze plukten vrij willekeurig fagen uit bacterierijke omgevingen zoals de bodem maar ook de menselijke mond. Het bleek dat meer dan 6000 fagen CRISPR bij zich droegen. Ze onderzochten ook erfgoedstukken die al in datavanken waren verzameld. Ook daar vonden ze CRISPR-fagen, overigens bij minder dan 1%. Doudna stelt toch dat dat er meer waren dan ze verwacht had.

Het waarom

Het zou kunnen dat de fagen dan zelf een replicatiesysteem hebben, speculeert Doudna. Zou dat dan betekenen dat fagen zich zouden kunnen ontwikkelen tot levende organismen (virussen worden beschouwd als ‘deeltjes’ en niet als levende organismen) of ga ik nu te ver? Een virus heeft niet alleen geen replicatiesysteem, maar ook geen stofwisseling. Het is een zakje met louter genetisch materiaal en wat eiwitten als ‘sleutels’ om cellen binnen te dringen die hun erfgoed moeten repliceren.
Ze kregen het CRISPR-wapen hoogstwaarschijnlijk van hun ‘gastheer’, stelt de onderzoekster. Zo hebben sommige fagen het vermogen verloren om bacteriën te doden. Als die lager blijven leven dan hebben die daar dan ook meer aan.

De nieuwe ontdekking zou ook nieuwe wegen openen voor de CRISPR-methode. Zo is de genschaar die het meest gebruikt wordt, Cas9, een nogal lijvig molecuul. Om CRISPR-gereedschap af te leveren worden vaak virussen gebruikt maar virussen zijn vaak veel kleiner dan cellen. Dat is een beperking voor de toepassing van de CRISPR-methode. Fagen blijken vaak een afgeslankte versie van de genschaar bij zich te dragen. Zo is Cas-lambda bijna de helft kleiner, vonden Doudna en de haren. Volgens Adli zou je daarmee ook plantengenomen kunnen bewerken.

Niet iedereen in dit onderzoeksveld is er ook van overtuigd dat die fagen het CRISPR-systeem ook gebruiken. Een van die skeptici is Joseph Bondy-Denomy van de UC in San Fransico. De volgende stap is meer (onderzoek? as).”

Bron: Science