Compact CRISPR-eiwit activeert tegelijk zes genen in muizen

CRISPR kennen de meeste mensen als het 'DNA-schaartje' dat genen knipt en herschrijft. Maar er bestaat ook een variant die genen juist harder laat werken, zonder het DNA zelf aan te passen. Die techniek heet CRISPRa, van 'activation'. Onderzoekers, gepubliceerd in Nature Biotechnology, hebben nu een nieuw eiwit uit deze familie getemd: Cas12m. Het bijzondere is dat dit eiwit van nature al geen DNA knipt en extra klein is, waardoor het past waar grotere CRISPR-varianten vastlopen.

Het ruimteprobleem van gentherapie

Gentherapie wordt vaak in het lichaam afgeleverd met een AAV-vector, een onschadelijk, leeg virus dat als koerier dient. Zo'n vector heeft maar beperkte laadruimte. Een CRISPR-eiwit plus de 'navigatie-RNA's' die het naar het juiste gen sturen, passen vaak al nauwelijks samen in één vector. Wil je meerdere genen tegelijk aanzetten, dan heb je meerdere van die navigatie-RNA's nodig, en dan loopt de vector vrijwel altijd vol. Dat maakte het activeren van meerdere genen in levende dieren tot nu toe lastig.

De onderzoekers losten dit op door Cas12m verder te engineeren tot een variant die ze denCas12m noemen. Dit eiwit kan een lange RNA-streng, waarin meerdere navigatie-RNA's achter elkaar staan, zelf in losse, werkende stukjes knippen. Daardoor is maar één DNA-bouwplan nodig om tientallen navigatie-RNA's te produceren, in plaats van voor elk RNA een los bouwplan. Dat compacte ontwerp noemen de auteurs het smCRISPRa-platform.

Succesvolle test bij spierziekte en epilepsie

De techniek werd getest in twee muismodellen van menselijke ziekten. Bij muizen met Duchenne spierdystrofie, een ernstige erfelijke spierziekte, activeerde de behandeling het gen voor utrofine, een eiwit dat de functie van het ontbrekende spiereiwit dystrofine deels kan overnemen. De muizen vertoonden daardoor minder spierschade. Bij muizen met een tekort aan het Scn1a-gen, een afwijking die bij mensen tot het zware epilepsiesyndroom van Dravet leidt, zorgde activatie van het resterende gen voor herstel van functies.

Het meest opvallende resultaat kwam uit een derde proef: één enkele AAV-vector bleek in staat om acht navigatie-RNA's tegelijk af te leveren en daarmee zes verschillende genen gelijktijdig te activeren in muizen. Dat is een schaal van gentherapie die met eerdere CRISPR-systemen niet haalbaar was. Het onderzoek, uitgevoerd door teams verbonden aan Amerikaanse onderzoeksinstituten, opent perspectief voor ziektes waarbij niet één, maar meerdere genen tegelijk onvoldoende actief zijn.