De Franse microbiologe Emmanuelle Charpentier en de Amerikaanse biochemica Jennifer Doudna hebben de Nobelprijs voor Scheikunde gekregen voor hun ontdekking van CRISPR-Cas9.
De CRISPR-revolutie
Uitvinders Emmanuelle Charpentier, Jennifer Doudna en Feng Zhang kwamen op het idee om de CRISPR/Cas moleculaire schaar van de bacteriën te gebruiken om DNA te knippen in andere organismen zoals planten, dieren en mensen.
CRISPR-Cas is een nieuwe technologie die het mogelijk maakt om erfelijk materiaal van virussen, bacteriën, cellen, planten en dieren op relatief eenvoudige wijze, zeer nauwkeurig en efficiënt te veranderen.
In landen als de Verenigde Staten, China en Argentinië zijn methodes als CRISPR-Cas wel toegestaan. De keuze is simpel: wij gaan deze technieken dan ook daar toepassen, en onze producten van daaruit naar de rest van de wereld exporteren.
CRISPR-Cas9 is een techniek die zeer precies (zieke) stukjes DNA uit genetisch materiaal kan knippen en op die manier het DNA kan wijzigen. Dit systeem biedt ongekende mogelijkheden, maar roept ook veel ethische vragen op. Morrelen aan genetisch materiaal, zelfs al gebeurt dit zeer gericht, boezemt altijd angst in.
Wereldwijd is afgesproken dat de mens het DNA van de mensheid niet zal veranderen. Maar het kan wél: aanpassen van wat ook wel 'de kiembaan' wordt genoemd. En er nog steeds discussie over die afspraak.
Dat veranderde met de ontdekking en ontwikkeling van Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, afgekort CRISPR. CRISPR's zijn korte segmenten van herhaalde codes in het DNA van bacteriën die oorspronkelijk ontdekt werden in 1987 door Japanse wetenschappers.
Mutagene technieken niet meer vrijgesteld van GMO-wetgeving
Het Hof zet nu een rem op innovatie: nieuwe mutagenese technieken zoals CRISPR-Cas moeten voortaan voldoen aan de wettelijke vereisten inzake voorzorgsmaatregelen, risicobeoordeling en traceerbaarheid. CRISPR-Cas valt voortaan dus onder strenge GMO-wetgeving.
Vaak zit de afwijking in een gen dat eigenlijk andere fouten in het DNA moet repareren. Is zo'n reparatiegen stuk, dan kunnen er steeds nieuwe DNA-fouten in de cel ontstaan. Daardoor kan de cel ongeremd gaan delen. Als cellen ongeremd gaan delen, ontstaat er een kwaadaardige tumor.
Bij de mens bevindt het DNA zich in de kern van iedere cel (Wikipedia). Iedere cel in ons lichaam heeft één kern (Wikipedia) en het DNA in de kern van alle cellen bevat hetzelfde DNA. Het totale DNA van een organisme wordt het genoom (Wikipedia) genoemd.
De genetische code beschrijft hoe mRNA wordt gelezen om een eiwit te vormen. Deze code is universeel geldig bij alle bekende organismen. Een mRNA-streng bestaat uit een opeenvolging van basen. Er zijn vier verschillende basen: Adenine (A), Guanine (G), Uracil (U) en Cytosine (C).
Dat RNA wordt opgenomen door een enzym dat kortweg Cas (CRISPR-associated proteins) wordt genoemd. Deze enzymen laten zich door het RNA (ook wel guide-RNA genoemd) naar het virus loodsen. Eenmaal daar aangekomen, knipt het enzym het DNA van het virus in stukjes, waardoor het virus zich niet meer kan vermenigvuldigen.
Schaar en lijm: restrictie en ligatie
Vaak zijn de sequenties palindromen: andersom gelezen staat er hetzelfde. Met restrictie-enzymen kun je bijvoorbeeld een gen losknippen uit een chromosoom. Na het 'asymetrisch knippen' door het enzym blijft er op de plek van de breuk een los stukje enkelstrengs DNA over.
Epigenetische veranderingen kunnen ontstaan omdat genen door bijvoorbeeld stress, roken of eetgewoontes aan of juist uit worden gezet. Op een gen ligt de informatie om een eiwit aan te maken. Al deze eiwitten hebben een taak in het lichaam. Als een gen actief is, kan eiwit kan zijn werk doen.
Het toevoegen van goede eigenschappen aan levende organismen, zoals resistentie tegen ziektes of droogte, kan ook door soorten met elkaar te kruisen. Maar bij kruisingen komen er ook ongewilde eigenschappen mee. Het proces om via kruisingen die ongewilde eigenschappen weer kwijt te raken kost tientallen jaren.
Cas9 (CRISPR associated protein 9) is een RNA-gestuurde DNA-endonuclease geassocieerd met het CRISPR-immuunsysteem van onder andere de Streptococcus pyogenes en aanverwante bacteriën. Cas9 wordt intensief onderzocht als mogelijke techniek om gericht in te grijpen in het genetisch materiaal van dieren en mensen.
ROTTERDAM - Gevoeligheid voor stress is in veel gevallen genetisch bepaald. Vier op de tien Nederlanders zijn door variaties in hun genen gevoeliger voor stress, en daardoor hebben ze sneller last van overgewicht en depressies. Tien procent van de Nederlanders is juist minder gevoelig voor stress.
DNA molecuul
De mens heeft 3.200.000.000 verschillende DNA letters. Per cel bevat het DNA van de mens ongeveer 2 meter DNA en ons lichaam 74 miljoen km DNA, dat is meer dan 240x heen en terug naar de zon.
DNA wordt gehaald uit de kernen van lichaamscellen. Het DNA kan op verschillende plaatsen in ons lichaam gevonden worden. Het DNA blijft 100% betrouwbaar zolang deze lichaamscellen nog intact zijn. Dus zolang ze nog 'leven'.
Dit kan verschillende voordelen hebben. De productie kan verhoogd worden of de plant kan worden versterkt. Hij kan bijvoorbeeld beter tegen droogte. De kwaliteit van voedsel kan worden verhoogd, ongedierte kan zonder pesticiden worden bestreden en er kunnen zelfs ziektes mee worden genezen en voorkomen.
De cellen kunnen van de patiënt zelf zijn of van een donor. Gentherapie behandelt aandoeningen door genen te veranderen, te vervangen, te inactiveren of toe te voegen. Bij gentherapie wordt nieuw DNA in de cellen van een mens gezet.
Het gids-RNA bestaat uit een 20-tal nucleotiden (letters) die precies gelijk zijn aan de nucleotiden in een stukje DNA dat geknipt moet worden. Het gids-stukje leidt het Cas eiwit naar de juiste plek in het DNA waar het een gen in twee stukken kan knippen net zoals een schaar.
Genetische ziekte repareren in menselijke cellen. Waar de in 2012 ontwikkelde CRISPR-Cas-techniek een fout in een gen eruit knipt en vervangt door een nieuw stukje, werkt de nieuwste CRISPR-techniek – base editing genaamd - anders. Die heeft tot doel de fout in het DNA te repareren zonder te knippen.
Veel mutaties hebben weinig invloed op nakomelingen omdat ze alleen maar in enkele lichaamscellen van meercellige organismen voorkomen. Dit zijn somatische mutaties. Somatische mutaties zijn niet erfelijk.