Na de DNA-schaar, nu de genetische tekstverwerker

‘Prime editing’, zoals de nieuwe genetische methode heet, kan volgens sommige specialisten de opvolger worden van de CRISPR-Cas-technologie, die op zich al een van de belangrijkste uitvindingen van het voorbije decennium genoemd mag worden.

CRISPR-Cas is een methode om genen in een organisme aan of uit te schakelen of te wijzigen. Ze werkt veel sneller en preciezer dan vroegere technieken en verlegde de grenzen in genetisch onderzoek van planten, dieren en mensen.

De CRISPR-methode is gebaseerd op een afweermechanisme tegen virussen dat van nature gebruikt wordt door bacteriën. Daarbij worden stukjes DNA van het virus door de bacterie ‘ingeplakt’ in het eigen DNA, waarna een bepaald eiwit (Cas9) bij een volgende infectie door het virus in staat is om die stukjes DNA op te sporen, door te knippen en zo uit te schakelen.

Onderzoekers kopieerden die techniek om stukjes DNA doormidden te ‘knippen’ in om het even welk organisme. Het natuurlijke herstelproces van cellen zorgt er vervolgens voor dat de breuk weer aan elkaar groeit, waarbij kleine foutjes en mutaties kunnen optreden. Er werden al technieken ontwikkeld om dat herstelproces te sturen, zodat je gerichte modificaties kunt doorvoeren.

Prime editing

Maar die technieken zijn niet perfect. ‘CRISPR werkt heel goed voor sommige toepassingen, bijvoorbeeld als je bepaalde genen wilt uitschakelen om het effect daarvan op een organisme te bestuderen’, zegt Ruben Vanholme, onderzoeker bij het VIB-UGent Center for Plant Systems Biology. ‘Maar om een stukje DNA te herstellen zijn de huidige methodes niet erg precies. Bij planten kan je duizend keer proberen tot je het gewenste resultaat hebt, maar bij mensen ligt dat natuurlijk veel moeilijker.’

Vanholme en andere experts zijn dan ook enthousiast over ‘prime editing’, een nieuwe modificatiemethode die beschreven wordt in het jongste nummer van het vakblad Nature. ‘Prime editing is niet afhankelijk van het doorknippen van DNA en maakt ook geen gebruik van het natuurlijk herstelproces’, zegt René Custers van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB). ‘In plaats daarvan wordt een aangepaste CRISPR-machinerie gebruikt om een vooraf bepaalde modificatie door te voeren op precies de gewenste plaats.’

David Liu, een van de onderzoekers van het Amerikaanse Broad Institute, dat de nieuwe methode ontwikkelde, vergelijkt het met een tekstverwerker die precies het gewenste stukje opzoekt en vervangt.

De grote precisie van de nieuwe techniek kan tot doorbraken leiden in de aanpak van genetische aandoeningen. Liu en zijn team zeggen dat ze in hun labo al meer dan 175 stukjes DNA van menselijke cellen hebben vervangen. Daarbij slaagden ze er ook in mutaties te herstellen die verantwoordelijk zijn voor erfelijke ziektes, zoals sikkelcelziekte (die bloedarmoede kan veroorzaken) of de stofwisselingsziekte Tay-Sachs.

Ook voor de genetische verbetering van planten kan prime editing een stap voorwaarts zijn. Vanholme: ‘Sommige planten bevatten stoffen die giftig zijn, maar wel een nuttige functie hebben, bijvoorbeeld als bescherming tegen insecten. Een voorbeeld is de stof solanine in aardappelen. Met CRISPR kan je het solaninegen uitschakelen, maar dan verliest de plant haar natuurlijke bescherming. Met prime editing kan je misschien een meer gerichte aanpassing doen, waardoor het solanine alleen in de bladeren en niet in de knollen voorkomt.’