kennis

Nog nooit was het zo makkelijk om DNA te veranderen.

Door Hidde Boersma - 19 mei 2015

Een nieuwe techniek maakt furore binnen de moleculaire biologie: CRISPR-cas. Over gaatjes prikken in DNA.

Stan Brouns (37), microbioloog aan de Wageningen Universiteit, is een echte wetenschapper. Puur uit nieuwsgierigheid werkt hij aan het immuunsysteem van bacteriën. Ook zij hebben last van infecties door virussen die de bacteriecel binnendringen en daar dood en verderf zaaien.

Brouns werkte rond 2005 samen met een aantal andere vakgroepen wereldwijd aan het ontrafelen van een systeem waarmee bacteriën immuun werden tegen bepaalde virussen, net zoals mensen dat worden na een infectie.

Dat systeem heet CRISPR-cas en werkt doordat bacteriën een stukje van een virus dat hen infecteert, inbouwen in hun eigen DNA. Als dat virus later weer opduikt, herkent de bacterie het virus.

Met speciale eiwitten knipt de bacterie het DNA van het virus vervolgens op een specifieke plek kapot en maakt het zo onschadelijk. Het systeem is geavanceerd en interes­sant, maar leverde buiten de wetenschappelijke wereld geen plaats op in de spotlights.

Mutatie

Inmiddels is er bijna geen moleculair bio­logisch lab meer dat niet met CRISPR-cas werkt. Weten wat een gen doet? Gebruik CRISPR-cas. Een mutatie die een ziekte veroorzaakt, ongedaan maken? Gebruik CRISPR-cas. Een nieuw gen aanbrengen in een gewas om het te verbeteren? Gebruik CRISPR-cas.

‘In het begin konden we de potentie van het systeem niet goed inschatten,’ zegt Brouns. De doorbraak kwam pas in 2012, toen Franse en Amerikaanse wetenschappers ontdekten hoe CRISPR-cas werkte en dat het systeem makkelijk aan te passen was, waardoor elk aangewezen stukje DNA kon worden veranderd.

Ze pasten het systeem bovendien zo aan dat het niet alleen werkte in bacteriën, maar ook bij hogere dieren zoals muizen en zelfs bij mensen. Nog nooit was het zo makkelijk om DNA naar believen aan te passen.

‘Je kunt op dit moment heel simpel online een bestelling indienen: ik wil een CRISPR-cas-sys­teem dat specifiek daar knipt,’ zegt Brouns.

‘Een paar dagen later krijg je het toegestuurd en kun je aan de slag.’ Met dat systeem knip je vervolgens een gaatje op de specifieke plek in het DNA, waarna je daarmee kunt doen wat je wilt: extra DNA toevoegen, een stukje DNA veranderen of er juist een deel uitknippen. ‘Er bestonden al wel systemen hiervoor, maar die waren duur, bewerkelijk en inefficiënt. CRISPR-cas lost die drie problemen in één keer op.’

Genetische foutjes

De afgelopen jaren is de techniek vooral gebruikt om genen te zoeken die de oorzaak zijn van bepaalde ziektes: wetenschappers maken een gaatje in één of meer genen, stoppen daar wat extra DNA in waardoor ze niet meer werken, en kijken vervolgens of er zich een ziekte ontwikkelt.

Maar ook zijn er de eerste pogingen tot effi­ciënte gentherapie, waarbij genetische foutjes worden verbeterd.

Begin dit jaar brachten Chinese wetenschappers de wereld in rep en roer door te melden dat ze menselijke embryo’s met de techniek hadden aangepast. Direct klommen wetenschappers, onder  wie één van de ontdekkers van het systeem, in de pen om te pleiten voor een tijdelijk moratorium op het gebruik van de techniek bij mensen.

Brouns is het daarmee eens. ‘Je zult inderdaad grenzen moeten stellen, je gaat geen oogkleur of intelligentie aanpassen. Tegelijkertijd zal de techniek van grote betekenis kunnen worden als ze helpt bij het genezen van ziektes.’

Overigens kwamen de Chinezen er ook achter dat de techniek nog niet helemaal perfect werkte: het CRISPR-cas-systeem had zich ook te goed gedaan aan delen van het DNA waar dat niet de bedoeling was. ‘Het is goed daar nu achter te komen,’ zegt Brouns. ‘Naar ik begreep is het systeem onderhand al weer zo geoptimaliseerd dat die problemen kunnen worden vermeden.’

Malaria

Intussen dromen wetenschappers van nog geavanceerdere toepassingen. Het is namelijk ook mogelijk om het systeem zo te tweaken dat het veranderingen in het DNA kan doorgeven in een populatie. Daarmee kan bijvoorbeeld resistentie tegen bestrijdingsmiddelen ongedaan worden gemaakt, waardoor de landbouw enorm wordt geholpen.

Of het zou malaria de das om kunnen doen, door muggen te introduceren die resistent zijn tegen de malaria­parasiet en die resistentie verspreiden.

Wetenschappers beseffen dat zulke toepassingen zeer gevoelig liggen en aan strenge veiligheidseisen moeten voldoen. Maar duidelijk is dat het tijdperk van gemakkelijk DNA-editen net is begonnen. Brouns: ‘Je ziet maar weer eens hoe belangrijk fundamenteel onderzoek is. Juist daaruit komen onverwachte vondsten met de grootste impact.’

Elsevier nummer 21, 23 mei 2015

Ingelogde abonnees van Elsevier Weekblad kunnen reageren.