Delftse wetenschappers hebben een nieuwe CRISPR-Cas9-methode ontwikkeld voor het opknippen van RNA. Daarmee zijn virussen in geïnfecteerde cellen of bacteriën uit te schakelen.
Met de conventionele CRISPR-techniek kunnen onderzoekers een DNA-molecuul doorknippen op elke gewenste plek. Dat kan heel handig zijn om bijvoorbeeld een specifiek gen te vervangen. De uitvinders van deze pas tien jaar oude techniek kregen in 2020 de Nobelprijs voor de scheikunde. Nu is het de groep van Stan Brouns, microbioloog aan de Technische Universiteit Delft, gelukt om dit op unieke wijze toe te passen op RNA.
Eén eiwit in plaats van vijf
Een DNA-molecuul heeft de vorm van een gesloten rits: het bestaat uit twee slingers met genen die aan elkaar zijn geplakt. RNA kun je zien als enkel de linker- of rechterzijde van de rits; een op zichzelf staande slinger dus.
Zoals bij mensen hun genen liggen opgeslagen in hun DNA, zijn de genen van virussen opgeslagen in hun RNA. Het doorknippen van RNA kan een virus daardoor onschadelijk maken.
Bij de reguliere CRISPR-techniek gebeurt dit knippen met behulp van een combinatie van eiwitten, die elk een andere taak hebben in het proces. Bij de nieuwe methode is er maar één eiwit dat de functies van vijf verschillende eiwitten combineert.
Zelfmoordfunctie
Bijkomend voordeel is dat wanneer het eiwit in een geïnfecteerde cel het virus opknipt en dit onvoldoende blijkt om de cel te beschermen, het eiwit de cel automatisch laat afsterven. Deze zelfmoordfunctie treedt overigens niet in werking zónder de aanwezigheid van viraal RNA. De methode voorkomt dus dat onbesmette cellen nodeloos sterven.
Door het afsterven van de cel krijgt het virus niet de mogelijkheid zichzelf verder te vermenigvuldigen en omliggende cellen te besmetten. De cel pleegt dus zelfmoord voor het algemeen belang. Deze functie maakt de methode van Brouns’ groep onderscheidend ten opzichte van eerdere CRISPR-scharen voor RNA.
Ben Berkhout, viroloog aan het AMC, is enthousiast over de ontwikkelingen: ‘Het is pionierswerk aan nieuwe CRISPR-systemen van bacteriën. Slechts een paar CRISPR-systemen zijn goed onderzocht. Het is mooi te zien dat het ontginnen van dit CRISPR-arsenaal is begonnen. We kunnen in de toekomst nog veel meer verwachten, want er zijn heel veel soorten bacteriën.’
Schakelaar voor medicijnen
Naast virussen bestrijden kan de techniek ook ‘tijdelijke’ veranderingen aanbrengen in de stofwisseling. Zo zou je er misschien eerder ingenomen medicijnen op het gewenste moment mee kunnen activeren.
Dat zit als volgt: RNA werkt ook als een soort boodschappenlijstje waarmee het DNA de rest van het lichaam aanstuurt. Bij celdelingen kopieert DNA zichzelf voortdurend, en veranderingen hieraan worden dus doorgegeven aan al het nageslacht van een cel. Mutaties aan DNA zijn dus in principe permanent.
RNA wordt echter voortdurend geproduceerd door het DNA en na gedane zaken ook weer snel afgebroken. Het aanpassen van het RNA heeft dus in principe maar een tijdelijk effect, doordat de veranderde moleculen weer snel verdwijnen en het niet-aangepaste DNA daarna het originele RNA zal ‘bijdrukken’.
Stormachtige ontwikkeling
Toch verwacht Berkhout dat de klinische toepassingen van de studie beperkt zullen blijven: ‘De bulk-klinische toepassing betreft CRISPR dat DNA bewerkt om erfelijke ziektes te bestrijden. RNA-bewerking is meer een niche, bijvoorbeeld tegen ziekmakende virussen, maar daarvoor lijkt medicatie of vaccinatie me toch de betere route. Ik zie dus geen onmiddellijke toepassing, maar het veld ontwikkelt zich stormachtig.’
