In de gereedschapskist voor het bewerken van DNA zit nu een nieuw stuk gereedschap: een soort ‘moleculaire sloophamer’. Amerikaanse onderzoekers hebben een CRISPR-variant ontworpen die heel precies naar een locatie op DNA toe gaat, maar daar vervolgens honderden tot tienduizenden baseparen weghaalt. De nieuwe vinding is vooral voor biomedisch onderzoek interessant.

Sinds een jaar of vijf plukken wetenschappers de vruchten van de uitvinding CRISPR-Cas. Dit is een eiwit dat je bij cellen kunt brengen en dat daar heel precies een stukje DNA kan wijzigen of weghalen (lees er meer over in ons coververhaal uit 2015, pdf-bestand). De techniek maakt het mogelijk om heel gericht de genetische code van een plant, dier of bacterie te veranderen.

Het belang daarvan is moeilijk te onderschatten. Niet alleen versnelt CRISPR-Cas het biomedische onderzoek enorm, maar ook in de geneeskunde verwacht men er veel van. Zo zou leukemie te genezen zijn met deze techniek en kunnen bepaalde erfelijke overdraagbare ziektes binnen afzienbare tijd de wereld uit.
 

Familie van gereedschappen

Inmiddels is er een hele familie van CRISPR-Cas-gereedschappen bedacht, die allemaal net een beetje anders werken. Aan deze verzameling voegt een internationaal team van wetenschappers uit de Verenigde Staten en Australië nu een nieuwe variant toe. De nieuwe CRISPR-variant heet Type I CRISPR-Cas3 en heeft als belangrijkste eigenschap dat hij veel langere stukken DNA weghaalt dan eerdere varianten. Ze beschreven de details onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift Molecular Cell.

Hoe werkt de nieuwe CRISPR-variant? Om te beginnen het CRISPR-gedeelte. Deze reeks basenparen dient om op het doelwit op het DNA te vinden. Dat gaat ook hier heel precies, en als dat eenmaal is gelukt, gaat het andere deel van het gereedschap, het Cas3-eiwit, aan het werk. Het bijzondere is dat dit eiwit langs de DNA-streng gaat bewegen en daarbij de verbindingen in het DNA kapotmaakt. ‘Cas9 (de bekendste variant van CRISPR-Cas, red.) is een moleculair schaartje dat naar een punt op het DNA gaat en daar een knip zet. Cas3 gaat ook netjes naar zijn bestemming, maar begint dan te reizen langs het chromosoom en maakt dan een stuk DNA kapot tot wel tienduizenden basenparen lang’, zegt onderzoeksleider Yan Zhang van de University of Michigan in een persbericht.
 

Sloophamer of shredder

Bron Pixabay

Het nieuwe gereedschap is dus allesbehalve fijnzinnig, en daarmee ook niet geschikt voor precieze operaties. Het is een soort sloophamer die grote brokken DNA kapot kan maken; de onderzoekers zelf vergelijken hun vinding met een shredder, zo’n apparaat waar je vertrouwelijke documenten mee vernietigt.
 

Betrouwbaarder

Wat de onderzoekers nu hebben ontwikkeld, lijkt erg geschikt voor biomedisch onderzoek. Wetenschappers kunnen er in het laboratorium heel gericht een flink stuk DNA mee weghalen. Als je dat heel systematisch doet – steeds een ander stuk – dan kun je uitvogelen welk deel van het DNA een ziekte veroorzaakt.

Behalve zijn functie als moleculaire sloophamer heeft CRISPR-Cas3 nog een ander sterk punt. Het CRISPR-gedeelte, dat dient om de doellocatie op het DNA te herkennen, is langer dan bij de Cas9-variant. Dit betekent dat CRISPR-Cas3 mogelijk betrouwbaarder is dan andere varianten van CRISPR; de kans dat hij op een verkeerde plek op het DNA terechtkomt, is kleiner. Er worden dan ook minder fouten van verwacht; het zetten van een knip op de verkeerde plek.
 

Ethische kanten

Terwij de technologie voortschrijdt, is er nog steeds debat over de ethische kanten van genbewerking. Dat debat werd eerder dit jaar op scherp gezet door de bekendmaking van de Chinese onderzoeker Jiankui He dat hij embryo's had behandeld met CRISPR-Cas en de baby's geboren had laten worden. Dat was een wetenschappelijke doorbraak, maar He had allerlei ethische regels en richtlijnen aan zijn laars gelapt. Bij het bewerken van het DNA van mensen is grote voorzichtigheid geboden, want de gevolgen zijn ingrijpend. Daarnaast moeten patiënten en familie heel goed begrijpen welke behandeling ze ondergaan.


Openingsbeeld Depositphotos.com