De serine-integrases voegen de grote DNA-brokken, waarbij CRISPR/Cas9 heeft gezrgd voor de ‘landingsplaats’ (afb: Marshall Stark univ. van Glasgow)
Onderzoekers van het MIT in Cambridge (VS) hebben de CRISPR-techniek weer wat verder opgerekt. Met die techniek zouden nu ook hele genen zijn te vervangen tot zo’n 36 000 basenparen (nucleotideparen; de bouwstenen van DNA). Bovendien zou dat veiliger en efficiënter gebeuren dan tot nu toe mogelijk is met de ‘genschaar’. Ze gebruikten hun nieuwe techniek, PASTE (Plak) genoemd, bij muizen- en mensencellen. De techniek zou bij uitstek geschikt zijn bij ziektes waarbij een gen op veel plaatsen gemuteerd is zoals bij de taaislijmziekte.
“Dit is een nieuwe manier om in wezen moeilijk te bestrijden ziektes te behandelen”, zegt Omar Abudayyeh van het McGovern-herseninstituut, onderdeel van MIT.
De MIT-onderzoekers wilden met de ‘genschaar’ (Cas9) in een keer genen in het genoom vervangen, zonder beide DNA-strengen door te hoeven knippen (dat geeft vaak een janboel). Daartoe gebruikten ze enzymen van de familie van de integrases. Bacteriofagen, virussen die het op bacteriën gemunt hebben, gebruiken die enzymen om hun genoom in dat van de bacterie te plakken.
De onderzoekers richtten hun aandacht vooral op de serine-integrases. Serine is een van de twintig essentiële aminozuren waaruit eiwitten worden opgebouwd. Die kunnen wel brokken aan van 50 000 DNA-bouwstenen. Die enzymen richten zich op bepaalde plaatsen op DNA, die ‘landingsplaatsen’ worden genoemd. Als ze die vinden dan binden ze zich daar en bouwen de meegebrachte ‘brok’ in het DNA.
Niet gericht
Dat lijkt natuurlijk niet erg op een op een specifiek gen gerichte actie. Het schijnt nogal lastig te zijn die integrases ergens anders te laten ‘landen’. Dat gaat wel als je die enzymen combineert met het CRISPR-gereedschap, waarbij gids-RNA het ‘gereedschap’ naar de juiste plek brengt en de echte genschaar (meestal Cas9) het knipwerk doet. Je kunt die ‘landingsplaats’ natuurlijk gewoon met CRISPR in het DNA plaatsen waar je wil. Daarbij hoeven niet beide DNA-strengen te worden doorgeknipt.
“We denken dat dit een grote stap voorwaarts is”, zegt medeonderzoeker Jonathan Gootenberg. “Het is een techniek die makkelijk kan worden aangepast, zowel wat de invoegplaats betreft als de in te voegen lading.”
De onderzoekers waren redelijk efficiënt met die invoeging (tussen de 5 en 60% van de cellen). Ook zou de aanpak erg weinig onbedoelde veranderingen veroorzaken, nogal eens een probleem bij de CRISPR-methhode. Abudayyeh: “Omdat je niet beide strengen doorknipt hoef je ook niet bang te zijn voor herschikking van het genoom of voor verdwijningen van stukken DNA.”
De onderzoekers willen nu proberen de boosdoener bij de taaislijmziekte aan te pakken. Ook voor het repareren van het genoom van lijders aan de bloederziekte (hemofilie) zou PASTE iets kunnen betekenen of voor de ziekte van Huntington, een erfelijke hersenziekte.
Voor collega’s hebben ze wat gegevens over ‘bouwsels’ bij elkaar gezet van hun onderzoek.
Bron: phys.org.