Mogelijk wordt een veelbelovende methode om genen aan te passen – CRISPR genaamd – al op korte termijn voor het eerst losgelaten op menselijke cellen.

Als je een beetje thuis bent in het wetenschappelijke nieuws, heb je deze vast wel eens voorbij horen waaien: de term CRISPR/Cas9. Het is – kort gezegd – een veelbelovende methode om het genoom snel en heel precies te veranderen.

Adviescommissie
En onderzoekers maken nu bekend de methode al op korte termijn op mensen toe te willen passen. Het doel is om twee genen in menselijke T-cellen aan te passen. De onderzoekers hopen zo verschillende vormen van kanker te kunnen bestrijden. Vandaag en morgen buigt een adviescommissie zich over het plan. Later deze week zal deze bepalen of de plannen van de onderzoekers doorgang mogen vinden.

Kwestie van tijd
Maar zelfs als de adviescommissie de plannen afkeurt, lijkt het een kwestie van tijd voor CRISPR/Cas9 (vaak kortweg CRISPR genoemd) ook ten behoeve van mensen wordt ingezet. De methode lijkt namelijk heel geschikt om mutaties die een rol spelen in tal van ziekten te repareren of verwijderen. Tegelijkertijd is er nog vrij weinig bekend over de gevolgen die het ‘knippen en plakken’ met DNA kan hebben, maar ook dat pleit in zekere zin voor nader (klinisch) onderzoek.

Over CRISPR
CRISPR is bedacht door de natuur: bacteriën gebruiken de methode al heel lang om zich te beschermen tegen virussen. Zodra een virus een bacterie binnendringt (zie afbeelding hieronder), integreert de bacterie het DNA van dit virus in een bijzondere DNA-sequentie die onderzoekers Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (kortweg: CRISPR) noemen. Vervolgens maakt de bacterie RNA aan dat een kopie van het DNA van het virus bevat. Dat RNA wordt opgenomen door een enzym dat kortweg Cas (CRISPR-associated proteins) wordt genoemd. Deze enzymen laten zich door het RNA (ook wel guide-RNA genoemd) naar het virus loodsen. Eenmaal daar aangekomen, knipt het enzym het DNA van het virus in stukjes, waardoor het virus zich niet meer kan vermenigvuldigen.

In beeld: een virus dringt een bacterie binnen. Het DNA van het virus wordt opgenomen in de CRISPR-sequentie en er wordt RNA aangemaakt dat een kopie van het DNA van het virus bevat. Dit CRISPR-RNA loodst de Cas-enzymen (het schaartje) naar het virale genoom. Eenmaal daar aangekomen knippen de enzymen het genoom van het virus kapot. Het virus kan zich niet meer vermenigvuldigen. Afbeelding: Molecular Cell 54, April 24, 2014 / Harvard University.

In beeld: een virus dringt een bacterie binnen. Het DNA van het virus wordt opgenomen in de CRISPR-sequentie en er wordt RNA aangemaakt dat een kopie van het DNA van het virus bevat. Dit CRISPR-RNA loodst de Cas-enzymen (het schaartje) naar het virale genoom. Eenmaal daar aangekomen knippen de enzymen het genoom van het virus kapot. Het virus kan zich niet meer vermenigvuldigen. Afbeelding: Molecular Cell 54, April 24, 2014 / Harvard University.

Cas9
Er zijn meerdere Cas-enzymen. Cas9 is één van de bekendste en is terug te vinden bij de bacterie Streptococcus pyogenes.

Knippen
Onderzoekers hebben het systeem de afgelopen jaren intensief bestudeerd. En al snel ontdekten ze dat Cas-enzymen niet alleen viraal DNA in stukjes kunnen knippen. Nee: de enzymen kunnen in feite het DNA van elk organismen knippen. En onderzoekers kunnen heel precies bepalen waar dat DNA kapot wordt geknipt door Cas ‘guide-RNA‘ (RNA dat Cas naar een specifiek stukje DNA loodst) mee te geven.

Gen uitgeschakeld
Zodra Cas-enzymen het DNA hebben geknipt, zal een cel er alles aan doen om het DNA weer te repareren. Maar daarbij worden vaak fouten gemaakt, wat leidt tot mutaties die ervoor kunnen zorgen dat het gen niet meer functioneert. De methode maakt het dus vrij eenvoudig om een specifiek gen uit te schakelen. En dat helpt weer om een beter beeld te krijgen van de functie van een specifiek gen.

Knippen en..plakken
Maar de methode biedt meer mogelijkheden. Zo is het ook mogelijk om een ‘fout’ stukje gen te vervangen. Hiervoor kunnen onderzoekers Cas behalve guide-RNA ook een stukje DNA meegeven dat de ‘wenselijke DNA-sequentie heeft’. Zodra DNA in tweeën is geknipt, kan dit stukje DNA ertussen worden ‘geplakt’.

Deze afbeelding laat de twee mogelijkheden van CRISPR zien: een gen het zwijgen opleggen of een gen 'verbeteren'. Afbeelding: Harvard University.

Deze afbeelding laat de twee mogelijkheden van CRISPR zien: een gen het zwijgen opleggen of een gen ‘verbeteren’. Afbeelding: Harvard University.

Met CRISPR kan DNA dus bewerkt worden. En dat kan in levende cellen en zelfs in stamcellen en embyro’s. Het biedt grote mogelijkheden voor wetenschappelijk onderzoek naar de meest uiteenlopende ziekten. Tegelijkertijd moeten we niet vergeten dat de methode nog zeer jong is: de technologie is minder dan vier jaar oud. Er is dan ook nog heel wat onderzoek nodig voordat we de technologie en alle implicaties die deze kan hebben, kunnen overzien.