Nieuws

Computer voorspelt collaterale CRISPR-schade

Arjen Dijkgraaf |
Computational chemistry, Proteomics

In Delft is een wiskundig model ontwikkeld dat de kans voorspelt op fouten bij het editen van genen met CRISPR-Cas. Zo kun je een knipplek zoeken met een minimale kans op ongelukjes, schrijven Martin Depken en collega’s in Cell Reports.

Die ongelukjes houden in dat het Cas9-knipeiwit niet de unieke DNA-doelsequentie verknipt die overeenkomt met de RNA-sequentie die het vanuit het lab heeft meegekregen, maar een sequentie die er alleen maar sterk op lijkt. Evolutionair gezien is het volgens Depken niet zo gek omdat CRISPR-Cas oorspronkelijk een bacterieel afweersysteem tegen virussen is en die virussen nog wel eens willen muteren: enige flexibiliteit kan dan geen kwaad. Maar het is wél de belangrijkste reden voor terughoudendheid bij het toepassen van CRISPR-Cas bij mensen: stel dat je hierdoor het verkeerde gen verknipt.

Inmiddels hebben experimenten echter ook laten zien dat Cas9 enigszins kieskeurig is bij het uitzoeken van foute sequenties. Het lijkt uit te maken wáár de afwijkende letters precies zitten.

Depken en promovendus Misha Klein stellen nu dat dit puur een kwestie is van hybridisatiekinetiek. CRISPR-Cas zoekt allereerst naar een zogeheten PAM-sequentie, een vaste combinatie van een handvol basen. Van daar uit wrikt het de dubbele DNA-helix open en kijkt base voor base of het eigen CRISPR-RNA er op past. Pas als het hele RNA met succes op het DNA is gepast, begint het knipproces.  

TIjdens deze verkenning levert elke binding van twee basen, die op elkaar passen, energie op. Passen ze niet, dan moet er energie bij. Wordt de totale energiebalans té ongunstig, dan haakt Cas9 af.

Het logische gevolg is dat Cas9 vooral gevoelig is voor afwijkingen die vlak achter de PAM-sequentie zitten, en die het dus tegenkomt voordat een redelijk energie-overschot is opgebouwd. Ook meerdere mismatches vlak achter elkaar laten de energiebalans naar de verkeerde kant doorslaan.

Zelfs met een vrij eenvoudig wiskundig model, dat andere factoren buiten beschouwing laat, kun je zo verrassend goed voorspellen of Cas9 een sequentie wel of niet zal verknippen.

Depken denkt dat het vooral nuttig is wanneer een gen meerdere PAM’s bevat die als beginpunt voor het knipproces zouden kunnen dienen. In de huidige situatie kijk je of de DNA-volgorde, die er achter zit, nergens in het genoom exact zo terugkomt. In de toekomst zou je ook kunnen kijken welke PAM de minste kans biedt op vergissingen van Cas9.

Dat Cas9 zo modificeren dat de energieverschillen groter worden en de kans op fouten dus inherent kleiner, is ook een mogelijkheid.

bron: TU Delft, Cell Reports

Deel deze pagina

Wat verdien jij? Doe mee aan het jaarlijkse Bèta Salaris Onderzoek!

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven