Cas9-knipschaar in vergelijking met de Cpf1-knipschaar

Als het om het bewerken van het genoom gaat heeft de CRISPR/Caas9-methode zich inmiddels wel bewezen als betrouwbare genschaar. Het lijkt er op dat er inmiddels een opvolger in de coulissen staat: CRISPR/Cpf1. Cpf1 is veel kleiner dan Cas9 en makkelijker de cel in te loodsen en kan op plaatsen komen waar Cas9 niet kan komen.  Eric Olson en medewerkers van de universiteit van Texas heeft aannemelijk gemaakt dat die techniek effectief is  bij het bestrijden van de ziekte van Duchenne, een erfelijke spieraandoening. 
“We hebben cellen van patiënten met kenmerken van Duchenne-dystrofie in vitro gerepareerd om weer te zorgen voor de productie van dystrofine, het eiwit dat ontbreekt in die cellen. Dat toont aan dat we een nieuw veelbelovend CRISPR-gereedschap hebben”, zegt Olson.

Zo’n betere genschaar is vooral een kwestie van zoeken. CRISPR is van bacteriën geleend die dat systeem gebruiken tegen bacteriofagen die ‘vreemd’ DNA naar in de bacteriecel proberen te lozen. Het bestaat uit een bibliotheek van virale DNA-fragmenten en één of meer knipeiwitten die DNA, dat aan de beschrijving voldoet, zo snel mogelijk vernietigt(en).
Die knipeiwitten verschillen per bacteriegeslacht. Cas9, een variant van onder meer Streptococcus pyogenes, geldt tot nu toe als de handzaamste schaar, maar dat wil niet zeggen dat de natuur echt niets beters meer heeft te bieden. Bovendien zou iemand wel eens op het idee kunnen komen om zelf zo’n genschaar in elkaar te sleutelen.
Cpf1 komt, onder meer, voor in Prevotella-, Francisella–, Lachnospiraceae– en Acidaminococcus-bacteriën. Dat dook vorig jaar voor het eerst op in de wetenschappelijke discours. Om te beginnen is molecuul zo’n 140 aminozuren korter dan Cas9. Om zo’n eiwit in een cel te krijgen moet je de genetische code daarvan monteren in het virus-DNA dat daar maar een zeer beperkte ruimte voor heeft. Met Cas9 gaat dat soms maar net, met Cpf 1 is het heel wat minder wringen.

Daarbij heeft Cpf1 een aantal kniptechnische voordelen: het eiwit hecht het beste aan DNA-fragmenten die rijk zijn aan thyminebasen terwijl Cas9 juist guaninerijke stukken nodig heeft (wat dat betreft vullen beide knipeiwitten dus elkaars mogelijkheden aan) en het verknipt beide DNA-strengen niet bij hetzelfde basenpaar maar verschuift één knip een beetje, wat de voorkeur heeft voor DNA-reparatiemechanismes.
Olson: “Er zullen genen zijn die moeilijk te bewerken zijn met Cas9, maar wel met Cpf1 of omgekeerd. De twee eiwitten hebben verschillende biochemische eigenschappen en herkennen verschillende DNA-sequenties en dus hebben we meer opties voor genoombewerking.”

Er zijn met Cpf1 ook geen octrooistrubbelingen zoals bij Cas9. Alleen ontbrak tot nu toe het bewijs dat je met Cpf1 ook daadwerkelijk fouten uit zoogdierengenen kunt halen.

Olson en collega’s hebben het nu aangetoond door dystrofinegenen op twee manieren te ontdoen van enkele veel voorkomende veroorzakers van de ziekte van Duchenne. Dat deden ze zowel in bevruchte eicellen van gemodificeerde muizen als in kweekjes van omgezette pluripotente stamcellen van menselijke patiënten. In beide gevallen deed CRISPR/Cpf1 wat het moest doen; dat Duchenne er slechts gedeeltelijk door wordt verholpen ligt niet aan de kwaliteit van het knipwerk, maar meer aan het feit dat je bij deze strategie altijd incomplete genen overhoudt. Wordt ongetwijfeld vervolgd.

Bronnen: c2w, EurekAlert