Amerikaanse wetenschappers hebben een moleculaire tool ontwikkeld die wellicht in de toekomst mensen met genetische aandoeningen nog beter kan behandelen.

Hoewel de CRISPR-Cas-technologie door veel medici wordt bejubeld, zijn er ook wetenschappers die vraagtekens zetten bij de nauwkeurigheid van het enzymcomplex dat DNA kan bewerken en daarmee hoop biedt aan patiënten met een erfelijke ziekte. Zo vrezen onderzoekers dat CRISPR-Cas niet alleen genetische foutjes kan weghalen, maar ze ook onbedoeld kan introduceren.

Nu heeft een team wetenschappers van het MIT en de Harvard University een nieuw moleculair hulpmiddel ontwikkeld dat volgens hen nauwkeuriger is dan CRISPR-Cas. Prime editing zou 89 procent van de genetische mutaties die ziektes veroorzaken, kunnen corrigeren.

Lees ook:

• ‘DNA-operatie uitgevoerd bij menselijke embryo’s’
• Filmpje laat zien hoe CRISPR DNA bewerkt
• Bier zonder hop gebrouwen met CRISPR-techniek

CRISPR

Eerst nog even kort de werking van CRISPR-Cas. Cas is een moleculair schaartje dat met behulp van een ‘DNA-gids’ op plaatsen knipt waar mutaties zitten. Onderzoekers voegen een sjabloon toe dat de gewenste DNA-onderdeeltjes bevat. Vervolgens gaat de cel zelf aan de slag door het opengeknipte deel van de DNA-streng te repareren met dit sjabloon.

CRISPR-Cas kan dus heel specifiek DNA bewerken, maar dat gaat niet altijd goed. Soms loodst de gids het schaartje naar de verkeerde plek, waardoor op een ongewenste locatie in het lichaam wordt geknipt in het DNA. En dat kan funest zijn.

Prime editing

De Amerikaanse onderzoekers hebben de methode verder ontwikkeld en het nauwkeuriger gemaakt. Dat is ze gelukt door het Cas-schaartje aan twee nieuwe componenten te koppelen: het enzym reverse transcriptase en een stukje gids-RNA dat prime editing guide RNA (pegRNA) wordt genoemd en Cas als het ware begeleidt.

Deze combinatie zorgt ervoor dat Cas niet beide DNA-strengen knipt, maar slechts één streng, waardoor de DNA-volgorde veel preciezer kan worden aangepast. Vervolgens genereert reverse transcriptase een nieuw stukje DNA. Daarna gaan Cas, pegRNA en reverse transcriptase aan de slag met de andere streng om ook daar de DNA-wijziging door te voeren.

Onderstaand filmpje legt dit proces nog eens uit:

Prime editing zou niet alleen stukken DNA kunnen vervangen, maar zelfs een enkele letter (een base geheten): adenine (A), thymine (T), guanine (G) of cytosine (C).

Met de nieuwe methode slaagden de onderzoekers erin om heel nauwkeurig 175 verschillende veranderingen in het DNA aan te brengen. In een experiment corrigeerden ze mutaties die de erfelijke bloedziekte sikkelcelanemie veroorzaken. In een ander geval verwijderde het team de vier extra DNA-letters in een bepaald gen die verantwoordelijk zijn voor de ziekte van Tay-Sachs.

Flinke sprong

“Het fascinerende aan deze nieuwe methode is dat het hiermee mogelijk wordt om precieze veranderingen in het DNA aan te brengen, met minder ongewenste veranderingen op andere plekken”, zegt Lude Franke, geneticus aan de Universiteit Groningen. “Stel nu dat je in de toekomst het DNA van iemand met een ernstige mutatie kunt veranderen, dan zou je ziekte kunnen voorkomen, als je er vroeg genoeg bij bent.”

“Voor nu is dat alleen nog toekomstmuziek,”voegt de onderzoeker eraan toe, “want hoe zorg je ervoor dat in iedere cel die mutatie weer wordt rechtgezet? Lukt het bijvoorbeeld om bij een hartziekte alle hartcellen te corrigeren? Dat zal nog wel veel hoofdbrekens opleveren, is mijn inschatting.”

Daar is Niels Geijsen, hoogleraar regeneratieve geneeskunde en onderzoeker bij het Hubrecht Instituut in Utrecht, het mee eens. “We willen weten hoe efficiënt deze methode werkt, of er beperkingen zijn aan het te repareren gebied en of er ook ongewenste bijwerkingen zijn, zoals het inbouwen van een verkeerd stuk DNA of het inbouwen van een correctie op een verkeerde plek in het genoom. Maar voor het veld is dit sowieso weer een flinke sprong vooruit.”

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.

Bronnen: Nature, The Guardian, New Atlas

Beeld: iStock/Getty Images

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!