DOOR MARLIES VANDEN BEMPT. Klinkt deze titel je als toekomstmuziek in de oren? Niets is minder waar: door stukjes DNA te verknippen, kunnen we in de toekomst heel wat genetische ziektes genezen. In 2012 werd daarvoor een nieuw techniek ontwikkeld: CRISPR/Cas. Crispy-watte? Lees gerust verder, en alles wordt duidelijk.

Marlies Vanden Bempt

Bacteriën verdedigen zich tegen aanvallers met… een schaar!

Bacteriën staan bekend als ziekteverwekkers, maar ze hebben ook onbekende goede kanten. In je darmen breken goedaardige bacteriën afvalstoffen af, en maken vitamines aan die je lichaam goed kan gebruiken.

De bacteriën in je lichaam worden, hoe klein ze ook zijn, ook aangevallen door hun natuurlijke vijanden: bacteriofagen. Dit zijn virussen die specifiek bacteriën aanvallen. Wat doet deze bacteriofaag: hij probeert zijn eigen DNA in de bacterie te krijgen. Eens dit gelukt is, gebruikt hij de bacterie als een fabriekje om nieuwe bacteriofagen te maken. Je kan je wel voorstellen dat de bacteriën zich kost wat kost willen beschermen tegen deze indringer! En wat kunnen ze beter doen dan het DNA van de indringer vernietigen als het toch binnenraakt. Hiervoor ontwikkelden de bacteriën een ingenieus verdedigingssysteem, genaamd CRISPR/Cas.

Wanneer indringers-DNA binnenraakt in de bacterie, worden kleine stukjes van dit vreemde DNA uitgeknipt door het CRISPR systeem en geïntegreerd in het eigen DNA van de bacterie. Dit gebruikt de bacterie dan als een soort “bibliotheek van indringers-DNA”. Telkens er nu een stuk nieuw indringers-DNA de bacterie binnenraakt, kijkt deze bacterie in zijn bibliotheek. Zit dit stuk DNA er al in, dan haalt de bacterie zijn moleculaire schaar boven, ook wel Cas genoemd, en knipt hij het indringers-DNA in stukjes. Weg vijand! Deze moleculaire schaar kijkt in de bibliotheek om te weten waar hij mag knippen. Je wil als bacterie natuurlijk niet in je eigen DNA beginnen knippen, want dan ga je er zelf aan.

We kunnen de moleculaire schaar gaan gebruiken om DNA van fruitvliegjes, muizen, ratten en mensen te verknippen

De moleculaire schaar uit dit ingenieuze verdedigingssysteem werkt op het DNA van bacteriën, maar verbazend genoeg ook op het DNA van hogere organismen! We kunnen deze moleculaire schaar dus gaan gebruiken om DNA van fruitvliegjes, muizen, ratten en mensen te verknippen.

Knippen in DNA, waarom zouden we dat doen??

De DNA-code is een soort kookboek, dat alle recepten bevat voor de cellen om te weten hoe ze hun functie moten uitoefenen. Soms staan er fouten in deze code, deze noemen we mutaties. Deze mutaties kunnen bij de mens soms leiden tot de ontwikkeling van allerlei genetische ziektes, zoals bijvoorbeeld cataract, mucoviscidose, de stollingsstoornis hemofilie of de spierziekte van Duchenne. De mutatie in het DNA zorgt er bij deze laatste ziekte bijvoorbeeld voor dat de spiercellen hun functie niet meer goed kunnen uitvoeren, omdat ze niet beschikken over het juiste recept. Wetenschappers streven ernaar om deze mutaties te corrigeren, en hier komt onze moleculaire schaar weer van pas.

We kunnen de moleculaire schaar gebruiken om te knippen in het DNA van de mens. Maken we het DNA dan niet nog meer stuk? Neen, want de cel zal uit alle macht proberen om de breuk in het DNA weer te herstellen. Hiervoor heeft de cel twee manieren: enerzijds kan de cel proberen om de eindjes DNA weer aan elkaar te plakken, maar dit lukt nooit heel precies, dus er zal altijd een ‘litteken’ achterblijven in de DNA code. Hierdoor kan de code gedeeltelijk onleesbaar worden.

Anderzijds bestaat er ook een preciezere methode om de breuk te lijmen, maar hiervoor heeft de cel een voorbeeld-stukje DNA nodig met de juiste code. Hoe gebruiken we deze kennis nu voor het genezen van genetische ziektes? We laten de moleculaire schaar knippen in het DNA op de plaats waar een ziekte-veroorzakende mutatie zit. We geven de cel dan een stukje DNA met de juiste code, en dit kan de cel dan gebruiken om de mutatie te repareren! De cel heeft dan weer het juiste recept in zijn DNA-kookboek, en kan zijn functie weer correct uitoefenen. Als alle cellen weer normaal werken, is de genetische aandoening in principe helemaal genezen.

Deze CRISPR/Cas knip-en-plak techniek wordt helaas momenteel nog niet in de praktijk gebruikt om echt mensen mee te genezen, daar zullen we nog enkele jaren op moeten wachten.

Mogen we wel zomaar DNA veranderen in de mens?

Er staan nog een aantal wetenschappelijke en ethische vraagtekens in de weg om al meteen aan de slag te kunnen gaan met de moleculaire schaar in een patiënt. Knipt de schaar wel altijd op de juiste plaats? Hoe krijgen we de schaar op de juiste plaats in het lichaam? Mogen we wel zomaar DNA veranderen in de mens?

We kunnen deze knip- en plaktechniek vandaag wel al gebruiken om ziektemodellen te maken, waarop we dan bijvoorbeeld nieuwe geneesmiddelen kunnen testen. Knippen en plakken is dus niet alleen iets dat we in de kleuterklas kunnen gebruiken, maar ook in het wetenschappelijk onderzoek!