Van nut voor landbouw tot zorg: wat is crispr-cas en waarom is het zo revolutionair?
Tien patiënten, waaronder twee Nederlanders, zijn dankzij een nieuwe gentherapie ineens vrijwel geheel af van de klachten van hun erfelijke zwellingsziekte, werd vandaag bekend. "Dit is totaal overweldigend", zei Danny Cohn, internist en onderzoeker bij het Amsterdam UMC, in het NOS Radio 1 Journaal.
Het mechanisme achter deze therapie staat bekend als crispr-cas. Wat voor therapie is dit en waarom is deze zo bijzonder?
Crispr-cas is een precisietechniek die het mogelijk maakt om heel nauwkeurig te knippen in DNA, de bouwtekening van het leven. Daardoor wordt het mogelijk om aanpassingen te doen aan genen die ziekten veroorzaken, zoals de zwellingsziekte in de nieuwe studie. De techniek wordt inmiddels ook veel gebruikt in gewassen, bijvoorbeeld om ze beter bestand te maken tegen droogte, of meer fruit te laten produceren.
Oeroud mechanisme
Bijzonder is dat de techniek niet is uitgevonden, maar ontdekt. Bacteriën gebruiken het mechanisme al miljarden jaren om virussen uit te schakelen. Dat mechanisme kun je een beetje vergelijken met de manier waarop de politie soms een crimineel probeert te vangen: door foto's van de crimineel te verspreiden. Komt iemand overeen met de foto, dan ga je achter die persoon aan.
Bacteriën doen dat door kleine stukjes DNA van virussen op te slaan in hun eigen DNA - de 'foto' waaraan ze de virussen kunnen herkennen. Komen ze ergens zo'n stukje DNA tegen, dan sturen ze daar een moleculair schaartje op af om het DNA kapot te knippen en zo het virus uit te schakelen.
Wetenschappers ontdekten vervolgens al snel dat je zelf kunt bepalen welk stukje DNA de moleculaire schaartjes kapot knippen, simpelweg door ze de juiste 'foto' mee te geven: een klein stukje van de genetische code, bijvoorbeeld van taaislijmziekte of zwellingsziekte. Op die manier kun je heel precies veranderingen aanbrengen in het DNA, tot op de gen nauwkeurig.
Snelle Nobelprijs
Die ontdekking leverde Jennifer Doudna en Emmanuelle Charpentier in 2020 de Nobelprijs voor Scheikunde op, slechts acht jaar na hun ontdekking. De meeste wetenschappers moeten decennia wachten voordat hun onderzoek wordt beloond met de felbegeerde prijs, maar insiders vonden voor crispr zelfs acht jaar nog lang duren: "Eindelijk is het zover", reageerde microbioloog John van der Oost van Wageningen University & Research in 2020.
Ondertussen wordt de techniek steeds preciezer gemaakt, het zogenoemde prime editing. Hierbij wordt niet meer een heel gen geknipt, maar kun je heel nauwkeurig de bouwsteentjes van een enkel gen aanpassen. Dit belooft nog minder bijwerkingen.
Niet iedereen is alleen maar enthousiast over de nieuwe techniek. Er bestaan zorgen dat het in de mens tot ongewenste bijeffecten kan leiden of dat grote bedrijven de techniek willen gebruiken om meer macht naar zich toe te trekken. De Europese Unie was mede om die redenen tot voor kort terughoudend met het toestaan van het gebruik van crispr-cas, maar heeft haar beleid inmiddels verruimd.
Zelfmoord om te overleven
Ondertussen ontdekken wetenschappers nog steeds nieuwe varianten van crispr-systemen. Onderzoekers van Wageningen University & Research publiceren vandaag een studie in het wetenschappelijke blad Science, waaruit blijkt dat een type crispr-systeem soms nog een hele kettingreactie op gang kan brengen, die wetenschappers tot nu toe was ontgaan.
In sommige gevallen schakelt het crispr-mechanisme namelijk niet alleen het virus uit, ontdekten te onderzoekers tot hun verbazing, maar via een ingewikkeld proces ook de cel zelf. De cel pleegt daardoor als het ware zelfmoord. Of beter: de cel offert zich op voor de groep. "Het mechanisme maakt de cel dood, waardoor de populatie wordt gered", vertelt microbioloog Raymond Staals, een van de onderzoekers. "Altruïsme in bacteriën."
Het onderzoek hiernaar staat nog in de kinderschoenen, maar Staals ziet mogelijkheden om het in te zetten voor kankertherapie. Als je dit mechanisme zou kunnen inbouwen in tumorcellen, kunnen die suïcidaal worden en zo zichzelf opruimen.
Zo blijven de mogelijke toepassingen van crispr-cas zich uitbreiden, van de landbouw en voedingssector tot de gezondheidszorg.
