Lichaamseigen eiwit maakt RNA-bewerking preciezer dan CRISPR-Cas13

Genetische technieken als CRISPR staan vooral bekend van het bewerken van DNA. Maar wetenschappers werken ook aan technieken om RNA aan te passen: de tijdelijke kopieën van genen die cellen gebruiken om eiwitten te maken. Het voordeel van RNA-bewerking is dat de verandering niet permanent is en het originele DNA intact blijft. Een team van onderzoekers, gepubliceerd in het vakblad Nature Biotechnology, presenteert nu een nieuwe methode die daarbij geen bacterieel CRISPR-eiwit gebruikt, maar een eiwit dat van nature al in menselijke cellen voorkomt: Argonaute 2, afgekort AGO2.

Waarom geen CRISPR-Cas13?

Bestaande RNA-bewerkingstools zoals CRISPR-Cas13 zijn afkomstig uit bacteriën. Ze werken goed, maar het menselijk lichaam herkent dit soort vreemde eiwitten soms als indringer, met een afweerreactie als gevolg. Bovendien zijn Cas13-eiwitten relatief groot, wat het lastig maakt om ze veilig in cellen te krijgen. Omdat RNA-moleculen na verloop van tijd worden afgebroken, moet een RNA-therapie vaak herhaald worden toegediend. Elke toediening van een lichaamsvreemd eiwit verhoogt dan het risico op afweerreacties. AGO2 is daarentegen een eiwit dat het lichaam al kent: het speelt van nature een rol in RNA-interferentie, het proces waarmee cellen de activiteit van genen afremmen met kleine stukjes RNA.

Hoe werkt de nieuwe techniek ALTER?

De onderzoekers kregen AGO2 zo ver dat het, net als Cas13, functioneert als een programmeerbaar zoeksysteem. Met een kort stuk gids-RNA stuurt het eiwit naar een specifieke plek op een RNA-molecuul. Normaal knipt AGO2 het doelwit vervolgens door, maar de onderzoekers pasten het gids-RNA aan zodat AGO2 wel bindt, maar niet knipt. Vervolgens koppelden ze aan AGO2 een enzym, een zogeheten deaminase, dat de basenletter C (cytosine) in het RNA omzet naar U (uracil). Deze combinatie kregen de naam ALTER, een afkorting van AGO-led targeted editing of RNA. In testen met menselijke cellen (de veelgebruikte HEK293T-cellijn) bleek ALTER gemiddeld 1,9 keer effectiever in het aanbrengen van deze C-naar-U-verandering dan twee bestaande Cas13-gebaseerde editors, genaamd CURE en RESCUE.

Minder bijwerkingen, meer potentie

Belangrijk is dat ALTER niet alleen beter werkt, maar ook schoner. Uit analyse van het volledige transcriptoom, alle RNA-moleculen in een cel, bleek dat ALTER even weinig of minder ongewenste, verkeerde bewerkingen veroorzaakte dan de Cas13-varianten. Met machine-learningmodellen voorspelden de onderzoekers bovendien dat ALTER veel minder fragmenten produceert die het immuunsysteem zouden kunnen activeren. Omdat het eiwit zelf al menselijk is, verwachten de onderzoekers dat therapieën op basis van ALTER op termijn beter te verdragen zijn bij herhaalde toediening. Dat is relevant voor toekomstige behandelingen van erfelijke en verworven ziekten waarbij een foutje in een gen tijdelijk gecorrigeerd moet worden, zonder dat het DNA zelf wordt aangepast.