Het principe van de basevervanging in DNA (afb: bechling.com)

De ontwikkeling van de CRISPR-methode, geleend van bacteriën, staat niet stil. Zo’n drie jaar geleden werd een CRISPR-techniek ontwikkeld om afzonderlijke basen in DNA te vervangen in plaats van hele genen. Daarmee nam de verfijndheid van die techniek om het genoom te bewerken aanzienlijk toe, maar nu blijkt dat die basevervangers ook RNA-moleculen veranderen. Dat zou wel eens fnuikend voor de veiligheid van deze genoombewerkingstechniek kunnen zijn, maar de onderzoekers denken al oplossingen gevonden te hebben.
Sommige ziektes zoals sikkelcelanemie worden veroorzaakt door zogeheten puntmutaties. Daarbij is het gen maar op een plaats van base veranderd. Met de ‘oude’ CRISPR-methode schijnt zo’n puntmutatie lastig te repareren zijn. Dat zou er mee te maken hebben dat de feitelijke genschaar (een eiwit als Cas9) de dubbele DNA-streng op bepaalde plaatsen doorknipt en het aan het DNA-reparatiesysteem overlaat om daarvoor weer de juiste basevolgorde van het weggeknipte voor in de plaats te stellen. Met basevervangers worden de bases chemisch veranderd met behulp van deaminases. Daarvoor hoeft niet geknipt te worden en hoeft het DNA-reparatiesysteem niet in actie te komen.
Dit klinkt allemaal prima, maar die basebewerkers blijken ook bases te vervangen op andere plekken dan de beoogde. Daar komt nu dus bij dat ze ook RNA niet ongemoeid laten, zo blijkt uit onderzoek van Keith Joung.

Onthutst

Joung heeft zelf meegeholpen met de ontwikkeling van de basebewerkers en de resultaten van zijn recente studie hadden hem onthutst. In RNA werden cytosines (de C in het DNA-alfabet) omgezet in uracil dat overeenkomt met thimine (de T) in DNA. “Toen een van mijn medewerkers me liet zien dat tienduizenden cytosines in RNA waren omgezet had ik zoiets van: “Wacht even, waar kijken we naar?”” Jia Chen van de TU Sjanghai en niet betrokken bij het onderzoek was niet zo verbaasd. De betrokken enzymen (de deaminases) doen dat nu eenmaal. Hij verwacht wel dat dit onderzoek zal leiden tot een nauwkeuriger systeem.
Joung stelt dat ouder onderzoek op het gebied van deaminases ertoe heeft geleid om dit onderzoek te doen. Hij en zijn medeonderzoekers hebben al deaminases gefabriekt die veel kieskeuriger zijn. “Dat was hoogst bemoedigend. Uiteindelijk zijn we eiwitingenieurs en we proberen uit te vinden hoe we dit probleem kunnen oplossen.”

David Liu van de Harvard-universiteit die de eerste basevervanger maakte en samen met Joung twee bedrijven op dit terrein opzette, stelt dat deaminases van nature RNA bewerken, maar dat de biologische gevolgen daarvan nog niet duidelijk zijn. Hij heeft zelf ook veranderingen in RNA aangetroffen met basebewerkers, maar niet in zulke grote hoeveelheden als Joung. De verschillen hebben, denkt hij, vooral te maken met de manier waarop Joung zijn cellen heeft uitgezocht en de manier waarop hij de resultaten heeft geanalyseerd.
Beiden beklemtonen dat ze deaminases hebben gevonden die alleen werken bij of DNA of RNA. Joung: “Basebewerkers vormen nog steeds een krachtig hulpmiddel. Dit is slechts een facet dat we onder de knie moesten krijgen.”

Bron: Science