Geenredigering pas verbeter om siektes te troef | Netwerk24
Deur Elsabé Brits 30 Oktober 2019 06:30
Die wêreld se beste tegniek om 'n genoom te redigeer, is pas verbeter en kan geneeskunde verander deur tot 89% van bekende siektes wat deur gene veroorsaak word, uit te skakel, skryf Elsabé Brits.
'n Cas9-proteïen (ligte blou) met die gids-RNS en die DNS (rooi) besig om 'n geenreeks te vervaardig ná redigering. Voorstelling: Bao Lab/Rice University
Jennifer Doudna van die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, en Emmanuelle Charpentier van die Max Planck-instituut vir Infeksiebiologie was in 2012 verantwoordelik vir die hoogtepunt in die genetika-rewolusie toe hulle die haas ondenkbare reggekry het: Hulle het 'n tegniek ontwikkel om die genoom (die volledige genetiese samestelling) van 'n organisme suksesvol te redigeer.
Dié tegniek staan bekend as CRISPR-Cas9. Dit werk soos 'n molekulêre skêr met 'n gidshond, wat ontleen is aan 'n natuurlike meganisme. Dit bestaan uit twee belangrike molekules wat 'n verandering (mutasie) aan die DNS bring.
Die eerste is 'n ensiem (proteïen) genaamd Cas9. Dit is die molekulêre skêr wat die DNS kan knip op 'n spesifieke plek op die genoom sodat dele van die DNS bygevoeg of verwyder kan word.
Daar het soms foute ingesluip en daar was soms gevolge waarvoor daar nie beplan is nie.
Die tweede is 'n stukkie RNS. (Die hoofrol van RNS is om as boodskapper op te tree en die instruksies aan die DNS oor te dra). Dié betrokke RNS is 'n vooraf-ontwerpte geenreeks van sowat 20 basispare wat op 'n stellasie gebou is. Dit tree op as die gidshond-RNS.
Hierdie stellasie bind aan die DNS en die geenreeks lei die Cas9 soos 'n gidshond na die regte deel van die genoom waar dit moet gaan werk.
Dit verseker die Cas9 – die genetiese skêr – sny op die regte plek. Die sel herken dat die DNS nou beskadig is en probeer dit herstel.
Dit is hier waar die wetenskaplikes die herstelmeganisme gebruik om veranderinge aan een of meer gene in die genoom te maak, soos om 'n geen wat siekte veroorsaak weg te sny of een met 'n mutasie daarin te las.
Die afgelope jare is groot sukses met CRISPR-Cas9 in die laboratorium behaal, hoewel daar soms foute ingesluip het en daar was soms gevolge waarvoor daar nie beplan is nie.
'n Klein bietjie elektrisiteit open die embrio's wat toelaat dat die CRISPR-Cas9-molekule die DNS binnegaan en dit redigeer. Foto: Andrew Modzelewski en Lin He
Dié tegniek is nou verder verfyn deur 'n span van die Broad-instituut aan die Massachusetts Instituut van Tegnologie en Harvard-universiteit. Hulle het CRISPR-Cas9 gekombineer met retrotranskriptase. Die nuwe tegniek is pas bekend gemaak in die vaktydskrif Nature en staan as hoofredigering bekend.
Hoofredigering verbreed en verbeter die bestaande tegniek tot so 'n mate dat dit die potensiaal het om 89% van die bekende genetiese variasies wat siekte veroorsaak sal kan korrigeer. Soos genetika verbeter, sal dié persentasie aansienlik styg.
Só is die tegniek verfyn: Cas9 word verbind met proteïene wat chemiese reaksies veroorsaak wat enkelletters van DNS kan verander. (Die vorige tegniek het die hele DNS verander).
Mense se mening oor geenredigering vir mediese voordele hang af van hul wetenskaplike kennis.
Maar dan het hulle dit nog slimmer gemaak: Hulle het dit ook in tru-rat gesit: retrotranskriptase. 'n Enkele string van die DNS word gebruik om die regstreekse geenredigering aan die gang te sit. Dit maak 'n nuwe DNS-string van 'n templaat en plaas dit terug in die oop ruimte.
Daar is ook 'n nuwe gidshond-RNS, genaamd 'n pegRNS, wat die hoofredigeerder na sy teiken lei en op 'n baie spesifieke plek plaas, wat die redigering doen. Albei stringe van DNS – dit bestaan uit 'n dubbele heliks – word nie afgesny nie. Die tegniek is dus super-akkuraat.
Dit is baie belangrik om nie albei stringe van die DNS te breek nie, omdat die selle hulself weer begin herstel en dan kan daar soms ongevraagde en gevaarlike mutasies voorkom. Dit gebeur nie as net een string gesny is nie, soos nou met die nuwe tegniek.
Menings verdeel oor geenredigering
Jennifer Doudna van die Universiteit van Kalifornië, Berkeley. Foto: Getty Images
Sukses is reeds met twee siektes behaal waar net enkele letters van die genetiese kode vervang moes word. Een is sekelsel-anemie, wat net die genetiese kodeletters T en A nodig was, maar dit is fyn werk. En Tay Sachs-siekte waar vier letters uitgehaal is. Albei is ernstige siektes wat deur sulke klein veranderings op gene veroorsaak én gesond gemaak kan word.
Aansienlik groter stukke, tot 80 letters, kon ook akkuraat verwyder word – uiteraard alles in die laboratorium op sellyne.
Die span het die tegnologie gratis beskikbaar gestel aan ander akademici en navorsingsmaatskappye om te help om dit verder te ontwikkel.
Geenredigering word gedoen op die DNA van reproduktiewe selle wat, tans nog net in die laboratorium, van een geslag tot die volgende oorgedra kan word.
Die ander is die behandeling van somatiese selle.
Emmanuelle Charpentier van die Max Planck-instituut vir Infeksiebiologie. Foto: Getty Images
Dié behandeling is vir individue en die geenredigering sal nie aan nasate oorgedra kan word nie. Dit is al lank reeds met ons en in 2013 was 1 700 kliniese toetse al goedgekeur.
Mense se mening oor geenredigering vir mediese voordele hang af van hul wetenskaplike kennis, blyk uit 'n opname van 2018 in die VSA. Altesame 72% van respondente het gesê dit is aanvaarbaar om 'n ongebore baba se genetika te verander om 'n toestand te behandel wat die baba by geboorte sal hê, maar net 60% meen dit is reg om 'n siekte te voorkom wat die kind eers later in sy lewe sal ontwikkel.
Om dié tegnieke te ontwikkel moet daar toetse op embrio's gedoen word, maar 65% meen dit is onaanvaarbaar. Dít ondanks die feit dat derduisende embrio's wat vir in-vitro-bevrugting geskep word, jaarliks weggegooi word.
Die embrio's is nie "klein babas" nie, maar bevrugte eierselle in die baie vroeë fases van ontwikkeling en selverdeling.
Amerikaners met 'n hoër vlak van wetenskaplike kennis (dit is met nege vrae getoets) het verskil: 86% van hulle het ingestem dit is reg om 'n oorerflike siekte te redigeer, vergeleke met 56% van diegene met 'n swak wetenskaplike kennis.
As 'n mens gekonfronteer word met siektes soos retinitis pigmentosa, Parkinson se siekte, skisofrenie, porfirie en Huntington se siekte – siektes wat veral onder Afrikaners voorkom weens die stigterseffek – sal jy seker twee keer dink voordat jy bloot nee sê.
* Bronne: Nature, https://www.nature.com/articles/s41586-019-1711-4; www.yourgenome.org; Gene, 2013 Aug 10;525(2):162-9. doi: 10.1016/j.gene.2013.03.137; Pew Research Centre.
* Elsabé Brits is 'n vryskutwetenskapjoernalis. Die menings van skrywers is hul eie en weerspieël nie noodwendig dié van Netwerk24 nie.