Met CRISPR-Cas9 kun je nu ook een adenine-thymine basenpaar in menselijke stamcellen gecontroleerd veranderen in een guanine-cytosinepaar. Harvard-onderzoekers onder leiding van David Liu melden dat deze week in Nature.

De nieuwe methode is een vorm van base editing, een manier om een directe verandering aan te brengen in een basenpaar zonder dat je dubbelstrengs DNA hoeft te knippen. Deze methode maakt gebruik van een verzwakte Cas9-variant die DNA niet knipt, maar er nog wel aan bindt.

Eerder was al ontdekt hoe je met base editing een guanine-cytosinebasenpaar (GC) kunt veranderen in een adenine-thyminepaar (AT). Dit is inmiddels al toegepast in bacteriën, gistcellen, planten, zoogdieren en zelfs menselijke embryo’s. Nu is base editing andersom dus ook mogelijk (C naar T, A naar G, T naar C en G naar A). De onderzoekers laten het zien dat het onder andere werkt in HEK (human embryonic kidney) cellen.

De nieuw ontwikkelde adenine base editors of ABE's bestaan naast de verzwakte Cas9, uit adenine deaminase. De onderzoekers perfectioneerden dit enzym door zeven rondes van directed evolution.

Op een locatie naar keuze zet dit enzym adenine (A) om in inosine (I). DNA-polymerases, die DNA-strengen kopiëren, lezen die I als guanine (G). De base editors beschadigen daarbij tevens het tegenoverliggende DNA in de tweede streng. Als de cel dat DNA repareert zet hij een C tegenover de I, en zo ontstaat voor de polymerases een GC-paar. Bij verdere replicaties of reparaties wordt de I vanzelf vervangen door een echte G.

Het nieuwe systeem maakt het mogelijk om puntmutaties te reparteren die de aanleiding zijn voor ziektes. Een voorbeeld van zo’n ziekte is hemochromatose, wat zorgt voor levensbedreigende verstoringen in ijzeropslag in het bloed. De oorzaak van deze ziekte is meestal een G-naar-A puntmutatie. In een onsterfelijke lymfoblast-cellijn is het gelukt om deze mutatie in 28 % van de cellen te herstellen terwijl er geen nieuwe, ongewenste mutaties werden gevonden.

Hoewel er volgens de onderzoekers nog veel moet gebeuren voordat een clinical trial van start kan gaan laat dit zien dat je met de ABEs mutaties kunt repareren in menselijke cellen.

Tegelijk met dit artikel verschijnt in Science een vergelijkbare publicatie over een combinatie van een deaminase met een andere vorm van CRISPR-Cas, die niet het DNA repareert maar het messenger-RNA dat ontstaat wanneer je het afleest. Voorlopig kun je daarmee alleen een A in een G veranderen, maar dat je niet aan het DNA zelf hoeft te komen is zeker een voordeel. Welke benadering het meeste succes zal hebben, is afwachten.

bron: Nature