Het Cas9-complex (blauw) ‘omarmt’ het gids-RNA (geel) en doel-DNA (rood) (afb: Bang Wong)
De CRISPR-methode is momenteel hét instrument geworden om het genoom mee te bewerken, maar helemaal feilloos is dat niet. Alom wordt er gesleuteld aan de methode om de precisie en de efficiëntie vergroten en daarmee de bruikbaarheid in de klinische praktijk (zover is het nog niet). Nu schijnen onderzoekers van de universiteit van Illinois de methode om stukken DNA in te voegen tot vijf keer efficiënter te hebben gemaakt door iets te veranderen aan de uiteinden van het stukje in te voegen genetische materiaal.
Uit alle verhalen over deze methode komt waarschijnlijk het beeld naar voor dat het vervangen of invoegen van een stukje DNA net zo simpel is geworden als het leggen van letters op een scrabblebord. Dat is bij lange na niet zo. De meeste keren lukt het niet.
CRISPR is een goede manier om genen uit te schakelen, maar, in ieder geval bij menselijke cellen, een stuk minder efficiënt om DNA toe te voegen “Een goede invoegmethode is belangrijk voor zowel de gentherapie als voor het fundamentele onderzoek aan genen”, zegt Huimin Zhao. “Met zo’n invoegmethode kun je, bijvoorbeeld, een kenmerk aan een gen hangen, zijn functie bestuderen, kijken wat er gebeurt met de expressie (genactiviteit; as) in een kankercel of hoe de chromosoomstructuur verandert. Of als een ziekte wordt veroorzaakt door het ontbreken van een gen, wil je dat kunnen toevoegen.” De onderzoekers probeerden hun techniek uit op niercellen. Daarbij zagen ze 65% van de gevallen (cellen) de beoogde invoeging ook daadwerkelijk had plaatsgehad, terwijl 15% tot nu toe het hoogst haalbare zou zijn geweest.
‘Randversiering’
Om die invoegeffectiviteit te vergroten onderzochten Zhao en zijn medeonderzoekers dertien verschillende manieren om het in te voegen DNA te veranderen. Het bleek dat kleine veranderingen aan het eind van het in te voegen DNA zowel de snelheid van de invoeging als de doelmatigheid ervan verhoogden. Vervolgens experimenteerden ze met diverse ‘randversieringen’. Uiteindelijk vonden ze de ideale combinatie, waardoor de efficiëntie met een factor twee tot vijf keer omhoog ging, zelfs als het om grotere stukken DNA ging. Het schijnt dat die invoeging lastiger wordt wanneer de in te voegen stukken groter zijn.
Zhao: “We denken dat de effectiviteit beter is doordat die uiteinden het DNA stabiliseren. Normaal als je DNA in het genoom probeert in te voegen wordt dat aangepakt door enzymen dat het DNA afbreken vanaf de uiteinden. Die toevoeging beschermt daartegen, is het idee. Er komt meer DNA in de kern terecht en het is ook stabieler.”
De onderzoekers gebruikten hun methode al voor onderzoek naar functies van essentiële genen. Ze gebruikten met opzet alledaagse labchemicaliën om het DNA aan te passen, zodat collega-onderzoekers die methode zó kunnen overnemen. Zhao: “In het verleden hebben we al heel wat invoegsystemen ontwikkeld, maar we dachten er nooit aan om chemicaliën te gebruiken om de stabiliteit te verhogen van het in te voegen DNA. Het is eigenlijk heel simpel, maar het werkt.”
Bron: Science Daily