Door één gen te verstoren, kleurden de bloemen wit in plaats van violet.

Japanse onderzoekers gingen aan de slag met de plant Ipomoea nil. Hun experiment bewijst dat CRISPR/Cas9 ook ingezet kan worden om genen van planten te bestuderen en manipuleren.

Wat is CRISPR/Cas9?
Het is een methode die onderzoekers kunnen gebruiken om heel specifieke genen uit te schakelen of een stukje DNA te vervangen door een ander stukje DNA. Onderzoeker hebben het trucje afgekeken van bacteriën die een vergelijkbare techniek gebruiken om zich te wapenen tegen virussen. Als een virus een bacterie binnendringt, integreert de bacterie het DNA van het virus in een bijzondere DNA-sequentie (ook wel Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, kortweg CRISPR genoemd). Vervolgens maakt de bacterie RNA aan dat een kopie van dat virus bevat. Dat RNA – ook wel guide-RNA genoemd – wordt opgenomen door een enzym dat ‘Cas’ wordt genoemd en leidt het enzym naar het virus. Eenmaal daar aangekomen knipt Cas het DNA van het virus in stukjes, waardoor het virus zich niet meer kan vermenigvuldigen. Wetenschappers hebben echter ontdekt dat Cas niet alleen viraal DNA, maar DNA van elk organisme kapot kan knippen. En door een specifiek stukje guide-RNA aan het enzym mee te geven, kunnen onderzoekers heel precies bepalen waar het DNA kapot wordt geknipt. Een cel zal vervolgens proberen het DNA te repareren, maar vaak worden daarbij fouten gemaakt en ontstaan mutaties waardoor het gen niet functioneert. Het is ook mogelijk om deze techniek in te zetten om een fout stukje DNA te vervangen door een gewenst stukje DNA. in dat geval krijgt het guide-RNA ook een stukje DNA mee. Zodra het DNA doormidden is geknipt, wordt dit stukje DNA ertussen geplakt, zodat een nieuwe – wenselijke – DNA-sequentie ontstaat.

De onderzoekers richtten zich op het gen DFR-B. Dit gen codeert voor een enzym dat verantwoordelijk is voor de kleur van de stengels, bladeren en bloemen van I. nil. Ze wilden dit gen met behulp van CRISPR uitschakelen. Dat was best nog een uitdaging, aangezien vlakbij DFR-B twee nauw aan DFR-B verwante genen te vinden zijn. Grote vraag was dan ook of het zou lukken om DFR-B specifiek te raken en de andere genen onaangetast te laten.

Gelukt
Maar in het blad Scientific Reports schrijven de onderzoekers nu dat het gelukt is. Het DFR-B-gen werd verstoord en het enzym waarvoor het gen codeerde was niet langer actief. Hierdoor werd een bepaald pigment niet langer geproduceerd en kleurden de bloemen van de plant in 75 procent van de gevallen wit in plaats van violet. Een analyse van het genoom van de aangepaste planten bevestigt dat het stukje DNA dat de onderzoekers wilden veranderen, daadwerkelijk veranderd was en dat de nabijgelegen genen niet gemuteerd waren. Het bewijst dat CRISPR/Cas9 nauwgezet werkt.

CRISPR haalt de laatste tijd regelmatig de kranten. Onlangs meldden onderzoekers bijvoorbeeld nog dat het gelukt was om met behulp van CRISPR een schadelijke mutatie in menselijke embryo’s te repareren. Langzaam maar zeker wordt de enorme potentie van deze techniek dan ook steeds duidelijker. Tegelijkertijd roepen dergelijke experimenten ook ethische vraagstukken op. Bijvoorbeeld: hoever mogen we gaan tijdens het aanpassen van het menselijk genoom?