Manier ontdekt om DNA knip-en-plak-techniek te verbeteren

Met CRISPR-Cas9 kan in het DNA een heel specifieke aanpassing worden gemaakt

Het remmen van natuurlijke DNA-reparatieprocessen vergroot het succes van de DNA knip-en-plak-techniek CRISPR-Cas9. Dat is handig voor wetenschappelijke experimenten, maar heeft mogelijk ook meerwaarde voor toekomstige gentherapieën. De kans op ongewenste mutaties neemt namelijk af, wat de techniek in theorie veiliger maakt voor gebruik in mensen. De resultaten van dit onderzoek in het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) staan beschreven in Cell Reports.

Met CRISPR-Cas9 kan in het DNA een heel specifieke aanpassing worden gemaakt. Zoals het herstellen van mutaties of het toevoegen van een heel nieuw gen. Deze revolutionaire techniek heeft de wetenschap nogal op zijn kop gezet. De mogelijkheden lijken vrijwel eindeloos. Zo kunnen in theorie erfelijke ziektes verwijderd worden uit menselijke embryo’s. Niet gek dus dat de ontwikkeling van deze techniek gepaard ging met de nodige ethische discussies.

Tot nu toe gebruiken onderzoekers deze techniek vooral in het laboratorium. Zo kunnen ze bijvoorbeeld de functie van bepaalde genen of het effect van een specifieke mutatie onderzoeken. De klinische toepassing van CRISPR-Cas9 blijft nog wat achter, mede door het risico op mutaties elders in het DNA dan waarvoor CRISPR-Cas9 wordt ingezet. Daar hebben de onderzoekers nu iets op gevonden.

Snellere experimenten
“Als we een deel van de natuurlijke DNA-reparatieprocessen remmen, neemt het succes van deze techniek enorm toe”, zegt Joost Schimmel, onderzoeker in de groep van hoogleraar Marcel Tijsterman. “Normaal gesproken bevat hooguit 5% van alle cellen na CRISPR-Cas9 de gewenste verandering, en nu is dat gemiddeld zo’n 50%. Ook zien we veel minder fouten in andere delen van het DNA ontstaan.” Dit nieuws verspreidde zich als een lopend vuurtje in het LUMC en steeds meer onderzoekers kloppen bij Schimmel aan om meer te leren over deze ontdekking. “Het toevoegen van deze remmers maakt veel experimenten met CRISPR-Cas9 in het lab gemakkelijker, sneller en efficiënter.”

Hoe werkt het?
“Voordat CRISPR-Cas9 een specifieke aanpassing in het DNA kan maken, breekt het beide DNA-strengen doormidden”, legt Schimmel uit. “Normaalgesproken wil de cel zo’n breuk zo snel mogelijk repareren. Dat kan op drie manieren.” Twee van die drie manieren maken veel fouten tijdens het aan elkaar lijmen (NHEJ) en breien (TMEJ) van de DNA-strengen, wat leidt tot mutaties. Door deze twee reparatieprocessen te blokkeren, blijft er alleen nog ruimte over voor het foutloze herstelproces.

Sleutelen aan DNA van de patiënt?
Wellicht dat deze ontdekking ook de toepassing van CRISPR-Cas9 voor de behandeling van ziekten bevordert. Dat staat op dit moment namelijk nog in de kinderschoenen, weet Schimmel. “We kijken met veel belangstelling naar een klinische studie waarin de remmer van het TMEJ-reparatieproces wordt getest in borstkankerpatiënten met het BRCA-gen. Bij deze vorm van kanker zien we namelijk dat als we het DNA-herstel in kankercellen helemaal stilleggen, de cellen uiteindelijk dood gaan”, zegt Schimmel. Deze resultaten zijn belangrijk om aan te tonen of deze remmer in mensen veilig is, en werkt. “Wellicht dat positieve resultaten van deze klinische studie een boost geven aan het onderzoek naar CRISPR-Cas9 als behandeling.”

Publicatie in Cell Reports

Bron: LUMC

Tags bij dit artikel:

• DNA
• LUMC
• ethische
• discussies
• kankercellen
• embryo’s
• mutaties
• DNA-strengen
• DNA-herstel
• erfelijke ziektes