CRISPR/Cas9-Techniek
Door Udo Pollmer

Met de methode genaamd CRISPR/Cas9 laten genen zich manipuleren. De technologie word al lang in de levensmiddelenindustrie aangewend – om b.v. bacteriën te verkrijgen, waarmee yoghurt, salami of roggenbrood gemaakt worden. Juridisch kunnen deze levensmiddelen niet als “genetisch veranderd” gekwalificeerd worden, er ontbreken de kenmerkende sporen.

Het verbaast steeds opnieuw, met welk kabaal onderzoeksresultaten die nergens op slaan als wereldnieuws onder het volk gebracht worden. Merkwaardigerwijs vinden echte doorbraken niet altijd de weerklank, die hen toekomt. Een daarvan is de CRISPR/Cas9-techniek. De methode is zo geniaal, dat vele vaklui verwacht hadden, dat de beide onderzoeksters met de Nobelprijs onderscheiden zouden worden. Het zou anders lopen en Jennifer Doudna en Emmanuella Charpentier hadden het nakijken.

Achter de cryptische namen CRISPR/Cas9 schuilt een elegant schrijfprogramma. Daarmee laten zich genen net zoals tekst editeren. Men kan secties...

...in het gnoom verwijderen, verschuiven, corrigeren of herschrijven. En dat met tot nu toe ongekende precisie, efficiëntie en flexibiliteit. Wat vroeger een jaar lang intensieve arbeid in het laboratorium verlangde, lukt hiermee binnen twee weken. Dat is nu de tussenstand. De tijdsbestekken zullen zich nog aanzienlijk bekorten.

De methode hebben we te danken aan de ontdekking van een geheugen voor ziektes in bacteriën. Ziek worden bacteriën dan, wanneer ze door virussen aangetast worden – virussen, die bacillen ziek maken, heten fagen om correct te zijn. De bacteriën signaleren hun genetische vingerafdrukken en slaan die op in hun gnoom. Bij een nieuwe aanval door een faag vergelijken ze hun vingerafdruk met de opgeslagen gegevens. Is de verwekker bekend, dan synthetiseert de aangetaste bacterie een enzym, dat als een schaar het erfgoed van de fagen vernietigt. Opdat er geen fouten gemaakt worden, krijgt de schaar een exacte bestemming mee naar de plaats, waar hij het erfgoed van de virussen moet verknippen.

Wanneer men het systeem een beetje omprogrammeert, kan daarmee in het laboratorium erfgoedinformatie herschrijven. Aan het “editeren van gnomen schijnen technisch nog nauwelijks grenzen gesteld te zijn”, zo schrijft de vakpers. Dat is misschien wel de opmaat voor een experimenteer-koffertje voor scholieren, waarmee ze hun eigen huisdier kunnen creëren, zo word er gespeculeerd. Want na een korte instructie kan de methode nu al door scholieren beoefend worden.

Retrovirussen nestelen zich in het erfgoed van levende wezens

Het eerste succesvolle gebruik geldt nog de eenvoudige organismen, namelijk bacteriën, die als startcultuur bij de vervaardiging van levensmiddelen gebruikt worden. Wanneer fagen de startcultuur aanvallen, dan mislukken yoghurt, salami en roggenbrood. De industrie heeft bacteriën nodig die resistent zijn voor fagen. Die krijgt ze nu snel en naar wens. Ook de plantenkwekers juichen. Eindelijk is het mogelijk, groenten met eenvoudige middelen tegen virussen te beschermen. Immers wat bij bacteriën mogelijk is, functioneert precies hetzelfde bij planten. Bij het optreden van nieuwe ziekteverwekkers speelt vooral de snelheid een rol, waarmee het nu mogelijk is, deze te bestrijden.

Bij vee word momenteel aan een heel speciaal geval gewerkt, namelijk aan retrovirussen. Retrovirussen zijn virussen, die zich in het erfgoed van levende wezens kunnen innestelen en vandaaruit voor hun verspreiding zorgen. Sommigen worden verder vererft, andere worden zoals bij een infectie verder doorgegeven. Bij varkens lukte het al, zulke retrovirussen uit het erfgoed te verwijderen. Het bekendste retrovirus is overigens HIV, de verwekker van AIDS – maar ook sommige kankerziektes en zenuwaandoeningen worden door retrovirussen veroorzaakt. Het is duidelijk dat de farmaceutische industrie daarvoor een brandende belangstelling heeft.

De methode is niet alleen eenvoudig en nauwkeurig – ze laat ook geen sporen na. Er bestaan geen marker genen – niets. Op grond van het ontbreken van karakteristieke sporen vallen ze niet eens meer onder de juridische definitie van genetisch veranderde organismen. Eisen om de nieuwe techniek wettelijk te regelen of te typeren, zijn daarmee zinloos. De wens om te komen tot een wereldwijd verbod eveneens. Tegenhouden laat de CRISPR/Cas9-techniek zich niet. Hun resultaten zijn al lang in onze magen aanbeland. Een vloed van toepassingen in andere gebieden van het leven zal volgen. Eet smakelijk!

Literatuur:

Charpentier E, Doudna JA: Biotechnology: Rewriting a genome. Nature 2013; 495: 50–51

Doudna JA, Charpentier E: The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science 2014; 346: 1077

Hsu PD et al: Development and applications of CRISPR-Cas9 for genome engineering. Cell 2014; 157: 1262-1278

Bortesi L, Fischer R: The CRISPR/Cas9 system for plant genome editing and beyond. Biotechnology Advances 2015; 33: 41-52

Zhang S: Cheap DNA sequencing is here, writing is next. Wired.com 20. Nov. 2015

Heller P: CRISPR/Cas9. Science-skeptical.de, Stand 15. Okt. 2015

Redaktion Pflanzenforschung.de: Was CRISPR/Cas leisten kann. Bundesministerium für Bildung und Forschung: Pflanzenforschung.de Journal 22. Okt. 2015

Dominguez AA et al: Beyond editing: repurposing CRISPR-Cas9 for precision genome regulation and interrogation. Nature Reviews. Molecular Cell Biology 2015; Epub ahead of print

Xie K, Yang Y: RNA-guided genome editing in plants using a CRISPR–Cas system. Molecular Plant 2013; 6: 1975–1983

Reardon S: Gene-editing record smashed in pigs. Nature DOI: 10.1038/nature.2015.18525

Lijuan Y et al: The application of CRISPR-Cas9 gene editing technology in viral infection diseases. Hereditas (Beijing) 2015; 37: 412-418