Er is een soort wapenwedloop terwijl genetische wetenschappers 'de planeet afzoeken' naar alternatieven voor de standaard CRISPR-technologie. Terwijl het op stoom komt, zal het bewerken van het menselijk genoom de plaag van de mensheid blijken te zijn. ⁃ TN-editor
De tool voor het bewerken van genen die een revolutie teweeg heeft gebracht in de biologie, wordt nog krachtiger.
CRISPR, zoals het systeem bekend staat, stelt wetenschappers in staat om met een ongekende precisie een specifieke reeks letters op een DNA-streng te richten en te knippen. Dat heeft nieuwe mogelijkheden geopend om genetische ziekten te behandelen, planten te helpen zich aan te passen aan de opwarming van de aarde en zelfs voorkomen dat muggen malaria verspreiden.
CRISPR bestaat uit twee basiscomponenten. De eerste is een stuk RNA dat een vooraf bepaalde opeenvolging van DNA in het genoom van een organisme lokaliseert dat wetenschappers willen veranderen. De tweede is een soort eiwit dat een enzym wordt genoemd dat zich hecht aan de doelsectie van DNA en het splitst.
Cas9 is het werkpaardenzym omdat het een nette, stompe snit uitvoert. Maar in de afgelopen jaren zijn wetenschappers op zoek gegaan naar - en vinden - - alternatieve CRISPR-systemen die knippen met andere enzymen dan Cas9.
"Cas9 is een krachtig hulpmiddel, maar het heeft beperkingen," zei CRISPR-pionier Feng Zhang, een bio-ingenieur bij MIT en het Broad Institute. "Elk van deze eiwitten heeft tekortkomingen en sterke punten, en samen helpen ze ons om een veel veelzijdiger doos met tools te creëren."
Sommige van de nieuwe Cas-enzymen snijden DNA op verschillende manieren waardoor bepaalde bewerkingen waarschijnlijker werken. Andere enzymen zijn kleiner, waardoor wetenschappers ze gemakkelijker in cellen kunnen inbrengen.
"De diversiteit aan CRISPR-eiwitten is uitzonderlijk breed", zegt Benjamin Oakes, een fellow bij het Innovative Genomics Institute, een gezamenlijk project van de University of California, Berkeley en de University of California, San Francisco. "Ze zijn in de loop van millennia geëvolueerd en de natuur heeft honderden, zo niet duizenden ontwikkeld, die kunnen werken."
In de natuur gebruiken bacteriën deze technologie als afweermechanisme om aanvallende virussen te vinden en te vernietigen.
Bacteriën slaan sequenties van viraal DNA op in hun eigen DNA, geboekt door een zich herhalende reeks letters. Vandaar de naam CRISPR van het systeem, wat staat voor Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. (De eerste ontdekte CRISPR-systemen waren inderdaad gedeeltelijk palindromisch, maar wetenschappers ontdekten later dat dit niet universeel waar is.)
CRISPR-Cas9 is al een buitengewoon nuttig hulpmiddel gebleken voor een breed scala aan genetische knutsels, waaronder het in- en uitschakelen van genen, ze volledig uitschakelen, nieuw DNA in een genoom introduceren en DNA verwijderen dat u niet wilt.
Maar wetenschappers vroegen zich af wat andere CRISPR-enzymen zouden kunnen brengen aan de genetische bewerkingstabel.
CRISPR-Cas12a was het eerste systeem na CRISPR-Cas9 dat in het lab voor genbewerking werd gebruikt. Een recente studie over Cas12a's neef Cas12b heeft aangetoond dat deze variant ook het menselijk genoom kan bewerken, waardoor wetenschappers nog een hulpmiddel krijgen om genetische ziekten aan te pakken.
Ander werk heeft licht geworpen op een reeks extra veelbelovende CRISPR-enzymen, waaronder Cas13, Cas14 en CasY. De nieuwste kandidaat, CasX, werd maandag gedetailleerd beschreven in een studie van Oakes en anderen in het tijdschrift Nature.
Het vergelijken van CRISPR-systemen is een beetje zoals fruit vergelijken, zei Zhang. Als Cas9-enzymen appels zijn, kunnen Cas12-enzymen pruimen zijn - nog steeds eetbaar en lekker, maar ook totaal anders.
En net als fruit hebben deze verschillende systemen variaties in zich. Net zoals er ondersoorten van pruimen zijn, is er ook een grote verscheidenheid aan Cas12-enzymen.
