Twee kalveren met het NRAMP1-gen in hun genoom (afb: Yangling-universiteit)

Het knutselen aan het menselijk genoom lijkt nog even niet aan de orde, maar bij andere zoogdieren hebben wij mensen daar minder moeite mee. Onderzoekers van de universiteit van Yangling (China) hebben met behulp van de CRISPR/Cas9-technologie het erfgoed van koeien zo veranderd dat die ongevoelig zijn voor rundertuberculose. Ze pasten daartoe de CRISPR/Cas9-techniek enigszins aan zodat er minder ongewenste bij-effecten zouden optreden.
De van bacteriën geleende CRISPR/Cas9-methode is hoog geprezen, maar niet onfeilbaar. Soms gaat de ‘genschaar’ aan het werk in het DNA waar dat niet bedoeld is, met alle gevolgen van dien. “Als je een nieuw gen in het zoogdiergenoom wil invoegen, dan is het belangrijk de beste ‘inbouwplaats’ daarvoor te vinden”, zegt onderzoeksleider Yong Zhang. “Je moet naar een plek zoeken waar het gen het minste effect heeft op de nabije genen.” Dan is er nog het vermogen van cellen om DNA te repareren. Zo’n reparatiesysteem zou na het invoegen dat nieuwe gen wel eens kunnen veranderen of er weer uitgooien.
Om dat risico te vermijden hebben de Chinese onderzoekers een variant van de ‘genschaar’ ontwikkeld, die minder gevoelig zou zijn voor DNA-reparatiemechanisme van de cel. Dat zouden ze voor elkaar gekregen hebben door Cas9, de eigenlijke genschaar, te vervangen door Cas9-nickase (Cas9n). Ze gebruikten die schaar om het resistentiegen in het rundergenoom in te bouwen. Rundertuberculose wordt veroorzaakt door de bacterie Mycobacterium bovis en is op mensen overdraagbaar.

Bindweefselcellen

De onderzoekers begonnen de ‘operatie’ met bindweefselcellen uit een koeienembryo. Met behulp van de veranderde genschaar voegden ze het gen dat codeert voor NRAMP1 (een macrofaageiwit) toe aan het genoom van die cellen. Daarvoor hadden ze eerst uitgeprobeerd wat daarvoor de aangewezen plek was in het DNA. De kern van die genetisch veranderde cellen plaatsten ze in ontkernde eicellen, in feite een kloontechniek.
173 van deze kloonembryo’s werden bij een draagkoe in de baarmoeder ingebracht. Daaruit werden 16 kalveren geboren, waarvan er 11 de eerste weken overleefden. Het bleek dat de kalveren het ingevoegde NRAMP1-gen in hun genoom hadden. Zhang: “We hebben hiermee aangetoond dat CRISPR/Cas9n gebruikt kan worden, zonder dat er (veel; as) ongewenste neveneffecten optreden.”

Bescherming

Vervolgens onderzochten de wetenschappers of het ingevoegde gen ook deed waarvoor het bedoeld was: beschermen tegen rundertuberculose. Daartoe besmetten ze zes NRAMP1-kalveren en zes ‘gewone’ kalveren met de tuberculosebacterie Mycobacterium bovis (in de longen). Vervolgens werden de proefdieren voortdurend gecontroleerd op de aanwezigheid van de bacterie. Na drie weken vertoonde de controlegroep duidelijke tekenen van een tb-infectie, terwijl in de NRAMP1-kalveren duidelijk minder tb-bacteriën het hadden overleefd.
Zhang: “De genetische veranderde kalveren waren minder vatbaar voor tuberculose. Daarmee hebben we een goede positie in het genoom ontdekt waar je genen kunt invoegen.” De onderzoekers vinden wel dat er nog het een en ander kan worden verbeterd aan de efficiëntie van de operatie, alvorens de gehanteerde methode in de praktijk kan worden gebruikt.

Bron: bdw