Nieuw gentechniek plakt grote stukken DNA precies op de juiste plek

Wetenschappers van Cornell University hebben twee bacteriële eiwitten die normaal niets met elkaar te maken hebben, aan elkaar gekoppeld tot een compleet nieuw gereedschap voor genbewerking. Het systeem, beschreven in het tijdschrift Molecular Cell, kan grote stukken DNA exact invoegen op een voorafbepaalde plek in het genoom. Dat is een belangrijke stap, omdat bestaande technieken vooral geschikt zijn voor kleine aanpassingen.

Met base editing verander je in feite één letter van de genetische code. Prime editing gaat een stapje verder en kan een paar letters tegelijk aanpassen. De nieuwe methode van de Cornell-onderzoekers tilt dat naar een heel ander niveau: ze noemen het zelf het verschil tussen één letter wijzigen en een hele alinea vervangen. Dat is precies wat nodig is bij veel erfelijke ziektes, waarbij niet één foutje maar een lang stuk DNA het probleem vormt.

Twee bacteriële eiwitten als bouwpakket

De kern van de uitvinding bestaat uit twee eiwitten die van nature in bacteriën voorkomen, maar daar nooit samenwerken. Het eerste eiwit, TldR, werkt als een soort navigatiesysteem: het wordt aangestuurd door een stukje RNA en zoekt de exacte locatie in het genoom op waar het DNA moet landen. Dat principe van RNA-sturing ligt ook ten grondslag aan CRISPR-Cas-systemen, en TldR-achtige eiwitten worden gezien als een evolutionaire voorloper daarvan. Het tweede eiwit, TniQ, zorgt ervoor dat het DNA-fragment vervolgens in de juiste richting en op de juiste plek wordt vastgezet.

Door deze twee onderdelen te combineren, ontstond een werkend systeem dat de onderzoekers een 'RNA-guided transposition system' noemen. Ze hebben er inmiddels patent op aangevraagd. Omdat de TldR-eiwitten deel uitmaken van een grotere eiwitfamilie, verwacht het team nog meer varianten te vinden die mogelijk ook in plantencellen of menselijke cellen bruikbaar zijn.

Kleiner dan CRISPR, makkelijker te vervoeren

Een belangrijk praktisch voordeel is de omvang van het nieuwe systeem. Virussen die worden gebruikt om gentherapie in cellen af te leveren, hebben maar beperkte ruimte voor genetisch materiaal. Omdat het nieuwe systeem compacter is dan klassieke CRISPR-Cas-systemen, blijft er meer ruimte over voor andere onderdelen die nodig zijn om de techniek geschikt te maken voor planten- of mensencellen.

De onderzoekers benadrukken dat het systeem nog niet buiten bacteriën is getest. Toepassing in gewassen, dieren of de kliniek ligt dus nog ver weg. Toch zien ze, gezien de felle internationale concurrentie om grote stukken DNA betrouwbaar te kunnen inbouwen, veel potentie voor verder onderzoek naar ziektes die worden veroorzaakt door lange foutieve DNA-sequenties.