Biotech & leven › CRISPR & genbewerking
Genbewerking in menselijk embryo lukt, maar met onvoorspelbare risico's
Amerikaanse onderzoekers hebben voor het eerst nauwkeurige DNA-bewerking in vroege menselijke embryo's uitgevoerd met een nieuwe techniek genaamd base editing. De methode werkte in sommige gevallen perfect, maar veroorzaakte ook onvoorspelbare schade elders in het genoom, wat klinisch gebruik voorlopig uitsluit.
Wetenschappers van Columbia University hebben aangetoond dat base editing, een verfijnde vorm van genbewerking, DNA-fouten in menselijke embryo's kan herstellen zonder dat er wordt geknipt in de DNA-streng. Het team onder leiding van ontwikkelingsbioloog Dieter Egli publiceerde de resultaten op 9 september in het tijdschrift Nature. De techniek bleek in sommige experimenten volledig succesvol, maar leidde in andere gevallen tot onbedoelde en onvoorspelbare veranderingen in het erfelijk materiaal.
Nauwkeuriger dan CRISPR, maar niet foutloos
Tien jaar geleden probeerde Egli's laboratorium voor het eerst CRISPR te gebruiken om genen in embryo's aan te passen. Die klassieke techniek werkt als een schaar: ze knipt beide DNA-strengen door, waarna de cel de breuk zelf moet repareren. Bij menselijke embryo's ging dat vaak mis, met verlies van hele stukken chromosoom of zelfs complete chromosomen tot gevolg. Base editing werkt subtieler: het vervangt slechts één letter in de DNA-code, zonder de streng te doorbreken. Vergelijkbaar met een potlood met gum in plaats van een schaar.
In het nieuwe onderzoek pasten de wetenschappers deze methode toe op bevruchte eicellen, nog vóór de eerste celdeling. Ze richtten zich op drie genen: PCSK9, dat een rol speelt bij hoog cholesterol en hartziekten, en HBG1 en HBG2, die betrokken zijn bij de aanmaak van hemoglobine en bij mutatie ziektes als sikkelcelanemie kunnen veroorzaken. Bij een deel van de embryo's werd de gewenste puntmutatie correct doorgegeven aan alle dochtercellen tijdens de zes tot zeven dagen durende ontwikkeling tot blastocyst, het stadium waarin een IVF-embryo normaal wordt teruggeplaatst.
Onvoorspelbare bijwerkingen blijven een probleem
Toch trad in andere embryo's ongewenste schade op. Er ontstonden grote stukken verwijderd DNA, weliswaar minder vaak dan bij CRISPR, en de bewerkingsmachine bracht soms extra veranderingen aan op andere plekken in het genoom. Het gevolg: embryo's met een lappendeken van cellen met verschillende genetische inhoud, een verschijnsel dat mozaïcisme wordt genoemd. Omdat de gevolgen van zulk mozaïcisme sterk uiteenlopen, is de uitkomst voor een individueel embryo niet te voorspellen. Ook bleek dat embryo's simpelweg stopten met ontwikkelen wanneer te veel van het editing-molecuul mRNA aanwezig was.
Volgens Egli tonen deze bevindingen precies aan waarom de techniek nu niet in de kliniek mag worden gebruikt om erfelijke ziekten bij toekomstige kinderen te voorkomen. Toch ziet hij wetenschappelijke waarde: door bewust schade toe te brengen, leren onderzoekers hoe embryo's DNA-reparatie aanpakken. Die kennis kan op termijn helpen om IVF-behandelingen veiliger en efficiënter te maken, doordat duidelijker wordt waarom veel embryo's al in de eerste dagen stoppen met delen.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Deze studie laat zien dat gentherapie in menselijke embryo's technisch een stuk preciezer is geworden, maar nog te onvoorspelbaar om veilig te gebruiken bij het voorkomen van erfelijke ziekten. De kennis over hoe embryo's DNA-schade verwerken, kan wel bijdragen aan betere en veiligere IVF-behandelingen in de toekomst.
- Base editing
- Een genbewerkingstechniek die één letter van het DNA vervangt zonder de DNA-streng te knippen, en daardoor minder schade veroorzaakt dan klassieke CRISPR-technieken.
- CRISPR
- Een genbewerkingsmethode die DNA op een specifieke plek doorknipt, waarna de cel de breuk zelf herstelt.
- Blastocyst
- Het stadium van een embryo na vijf tot zeven dagen ontwikkeling, wanneer het uit een bolletje cellen bestaat en bij IVF kan worden teruggeplaatst.
- Puntmutatie
- Een verandering van één enkele letter in de DNA-code, die soms de oorzaak is van erfelijke ziekten.
- Mozaïcisme
- Een situatie waarin de cellen van één embryo of lichaam niet allemaal dezelfde genetische samenstelling hebben, bijvoorbeeld doordat een bewerking niet overal even goed doorwerkte.
- Chromosomale deletie
- Het verlies van een stuk of een geheel chromosoom, wat kan ontstaan als bijwerking van genbewerking.
- mRNA
- Een molecuul dat als tijdelijke boodschapper dient om de instructies voor eiwitten, zoals de bewerkingsmachine bij base editing, in cellen af te leveren.
- IVF
- In-vitrofertilisatie, een vruchtbaarheidsbehandeling waarbij een eicel buiten het lichaam wordt bevrucht.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
