Crispr-cas krijgt een zusje: casX

Genetische manipulatie In een bacterie die leeft in zuur water in een oude mijn ontdekte crispr-cas-pionier Doudna een misschien nóg betere DNA-knipper.

Onder meer in het water van de Crystal Geyser in Utah zocht Jennifer Doudna naar bacteriën met bruikbare DNA-knippers.
Onder meer in het water van de Crystal Geyser in Utah zocht Jennifer Doudna naar bacteriën met bruikbare DNA-knippers. Foto Baxternator

De inhoud van de gereedschapskist voor het bewerken van DNA breidt zich uit. De meeste laboratoria gebruiken nu crispr-cas9 om met grote precisie genen te bewerken, maar er is concurrentie op komst: crispr-casX. Een team onderzoekers onder leiding van crispr-pionier Jennifer Doudna van de University of California in Berkeley laat nu zien dat casX net als cas9 gericht in het DNA van bacteriën en zoogdiercellen kan knippen. Met behulp van cryomicroscopie maakten ze een ‘film’ van acht momentopnamen hoe het enzym dat doet. De resultaten zijn deze week gepubliceerd in het blad Nature.

De crispr-cas-techniek is ontwikkeld uit de natuurlijke afweer van bacteriën tegen virussen. Het bestaat uit een DNA-knippend enzym (cas) dat knipt op de plaatsen die aangewezen worden door een stukje gids-RNA. Dit systeem herkent de DNA-volgorde van een binnendringend virus en knipt het DNA van dat virus onmiddellijk kapot.

Jennifer Doudna en Emanuelle Charpentier wisten dit systeem in 2012 om te bouwen tot een bruikbaar laboratoriumgereedschap. Het programmeerbare crispr-cas9-systeem ontketende een revolutie in de genetische manipulatie; het maakt DNA-bewerken ineens veel preciezer, goedkoper en eenvoudiger.

Bekijk ook de video over crispr-cas-technologie (artikel gaat verder onder de video).

Maar in de natuur bestaan meer van zulke bruikbare genetische schaartjes. Dat blijkt uit een uitgebreide zoektocht in 155 miljoen genen van bacteriën die leven in bijzondere milieus in de VS, zoals bijvoorbeeld de Crystal Geyser in Utah. Uiteindelijk trof het team casX in bacteriën die leven in heel zuur water in een verlaten mijn bij Iron Mountain in het noorden van Californië. Het blijkt een enzym dat hetzelfde werkt als cas9, maar compacter is (met 986 aminozuren in plaats van ruim duizend). Dat is een voordeel, want daardoor is het makkelijker af te leveren in de cel. Het is als bacteriële virusafweer onafhankelijk geëvolueerd van het cas9-systeem. Uit de analyse in Nature blijkt dat casX zich op dezelfde manier als cas9 laat programmeren om DNA te bewerken. Het is iets minder efficiënt, maar dat komt doordat het nog niet geoptimaliseerd is voor laboratoriumgebruik.

CasX is de nieuwste troef van Jennifer Doudna, die mogelijk een gevoelig verlies van een octrooistrijd rond crispr-cas9 goed kan maken. Hoewel Doudna en Charpentier de eersten waren die crispr-cas bruikbaar maakten als instrument, wisten Feng Zhang en George Church van Harvard University het als eerste geschikt te maken voor DNA-veranderingen in zoogdiercellen. Ze vroegen er meteen een breed octrooi op aan. In september vorig jaar deed het Amerikaanse hooggerechtshof een uitspraak waarbij Harvard aan het langste eind trok, en het intellectuele eigendom van het recht op toepassing bij zoogdieren (inclusief de mens) en planten verwierf.

CasX, waarop Doudna wel een breed octrooi heeft verworven, is volgens het artikel in Nature misschien zelfs een beter alternatief voor therapeutische (lees: menselijke) toepassing. Cas9 komt uit de bacterie Staphylococcus pyogenes, waartegen mensen al afweer kunnen hebben omdat deze bacterie ook weleens ontstekingen veroorzaakt. CasX komt uit de niet-ziekteverwekkende bacteriestammen deltaproteobacteria en planctomycetes. Dat zou het in theorie inherent veiliger maken – maar dat moet nog wel bewezen worden.

Luister ook naar deze aflevering van onze podcastserie Onbehaarde Apen: Wie zijn de helden van de genrevolutie?
U kunt zich ook abonneren via iTunes, Stitcher, Spotify of RSS.
    • Sander Voormolen