Het enzym Cas13 kan geprogrammeerd worden om virussen te herkennen en te vernietigen in menselijke cellen. Hiervoor is de veelbelovende CRISPR-techniek gebruikt, die nog niet eerder is ingezet tegen virussen.
CRISPR komt regelmatig in het nieuws als veelbelovende techniek om DNA te knippen en te plakken. Hiermee kan in theorie bijvoorbeeld het stukje DNA dat codeert voor een erfelijke ziekte verwijderd worden, om zo de ziekte te genezen. De mogelijkheden lijken enorm en het onderzoek naar toepassingen is in volle gang. Daarbij gaat het vaak over CRISPR-Cas9, waarbij het eiwit Cas9 knipt en plakt.
RNA knippen
De CRISPR-techniek kan echter niet alleen gebruikt worden voor DNA, maar ook voor het genetische materiaal RNA. Net als DNA bestaat RNA uit een lange keten van bio-organische moleculen genaamd nucleotiden. De genetische informatie van (ziekmakende) virussen is vaak opgeslagen in RNA.
Veel van de meest voorkomende en gevaarlijke ziekmakers voor mensen, zoals ebola, zika en griep, zijn RNA-virussen. Die kapen cellen van organismen om daarmee hun eigen genetische materiaal te kopiëren en te verspreiden. Hiervoor zijn vaak geen goede medicijnen beschikbaar. Daarom wendden onderzoekers van MIT en de Harvard-universiteit zich tot een CRISPR-techniek die RNA van virussen kan herkennen en kapot kan maken.
Lichtsignaal bij griepvirus
Daarbij maakten ze geen gebruik van het enzym Cas9, maar van Cas13. Een paar jaar eerder, in 2016, werd Cas13 voor het eerst beschreven in twee artikelen, toen nog onder de naam C2c2. ‘Cas13 kan een RNA-soort herkennen aan de volgorde van moleculen in de streng. Als het Cas13-enzym het RNA herkent, raakt het ‘geactiveerd’ en knipt het de RNA-streng daar kapot’, vertelt Catherine Freije, promovendus aan de Harvard-universiteit.
Het enzym kan ook dienen als diagnostische techniek. Het is dan zo geprogrammeerd dat het een signaal, bijvoorbeeld licht, afgeeft als het een bepaald soort RNA herkent. Als je dat signaal ziet, weet je bijvoorbeeld dat het griepvirus aanwezig is in de cellen die je onderzoekt.
Antivirale werking
Virussen muteren vaak en snel. Daardoor veranderen hun RNA en enkele eigenschappen, waardoor medicijnen ineens niet meer werken. Met het Cas13-enzym is dat probleem te omzeilen. Dat kun je zo programmeren dat het knipt bij gedeeltes van het RNA waarvan bekend is dat ze bij een virus horen, maar die niet snel muteren. Daardoor is de kans daar het grootst dat het virus erdoor uitgeschakeld wordt.
De onderzoekers testten de antivirale werking van Cas13 op drie verschillende virussen. Ten eerste het griepvirus influenza A. Ten tweede het virus Lymphocytic choriomeningitis, dat voorkomt bij wilde knaagdieren en in uitzonderlijke gevallen hersenvliesontsteking kan veroorzaken bij mensen. En ten derde Vesiculaire stomatitis dat voorkomt bij vee en enkele wilde dieren, met verschijnselen die vergelijkbaar zijn met mond-en-klauwzeer.
Driehonderd keer minder
In het lab infecteerden de onderzoekers menselijke cellen met deze virussen en voegden ze het Cas13-enzym toe. Na 24 uur was er veertig keer minder virus-RNA in de cellen dan vlak na de infectie.
Ook keken de onderzoekers bij het griepvirus hoeveel van het overgebleven virus nog in staat was andere cellen te infecteren. Na acht uur met Cas13 besmette het virus tot driehonderd keer minder andere cellen dan ervoor.
Deze techniek lijkt veelbelovend, maar moet zichzelf wel nog verder bewijzen. ‘Als volgende stap willen we kijken of we het enzym bij proefdieren kunnen inbrengen om vervolgens te testen of het daar ook virus-RNA kapot maakt’, zegt Freije.
