De Nobelprijs Chemie 2020 gaat naar Emmanuelle Charpentier en Jennifer Doudna, voor de ontwikkeling van de CRISPR-Cas9-techniek: een ‘genetische schaar’ die precieze wijzigingen in het DNA toelaat.
Illustratie: Niklas Elmehed © Nobel Media.
CRISPR-Cas9 heeft voor een ‘revolutie in de levenswetenschappen’ gezorgd, aldus het Nobelprijscomité. De techniek laat toe om met ongekende precisie wijzigingen aan te brengen in DNA. Genbewerking met CRISPR-Cas is standaardgereedschap geworden in het lab, en wordt onder meer gebruikt om planten te veredelen en nieuwe behandelingen voor ziektes zoals kanker te ontwikkelen.
Emanuelle Charpentier (Max Planck Institüt) en Jeniffer Doudna (Univeristy of California) hebben de techniek niet uitgevonden, dat hebben bacteriën gedaan. CRISPR is een cruciaal element in hun immuunsysteem. Komen bacteriën in contact met virussen, dan plakken ze een stukje virus-DNA in hun eigen genoom. Die stukjes doen dienst als een soort geheugensteuntje. Al die unieke stukjes worden van elkaar gescheiden door steeds hetzelfde stukje genetische code. Vandaar de naam CRISPR, of voluit Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Komt hetzelfde virus nog eens over de vloer, dan gebruikt de bacterie het opgeslagen DNA uit zijn virusbibliotheek als gids om het Cas9-eiwit op pad te sturen. Als een soort genetische schaar knipt het eiwit het virale genoom stuk, precies op de plaats die overeenstemt met de opgeslagen sequentie.
Charpentier en Doudna hebben niet alleen een enorme bijdrage geleverd aan het inzicht in hoe CRISPR-Cas werkt. In een baanbrekende publicatie in 2012 toonden ze ook aan dat het mogelijk is de genetische schaar in het lab na te maken én aan te passen, zodat ze knipt op een plaats naar keuze. Je kan de cel vervolgens de breuk zelf laten herstellen, wat er doorgaans toe leidt dat het gen uitgeschakeld wordt. Of je kan een stukje DNA meegeven dat de cel gebruikt als voorbeeld bij de herstellingswerken. Zo wordt het mogelijk de genetische code te herschrijven.
Nieuw tijdperk
Sinds die ontdekking gebruiken wetenschappers de genetische schaar in planten, dieren en mensen. Dat zorgt voor een enorme versnelling in het basisonderzoek. Duurde het vroeger soms jaren om een gen uit te schakelen, dan is dat nu een kwestie van weken of maanden. Zo krijgen wetenschappers sneller inzicht in de functie van genen.
Genbewerking is ook een nuttig gereedschap bij plantenveredeling en wordt onder meer gebruikt om planten beter bestand te maken tegen droogte en ziekteverwekkers. Dat kan bijvoorbeeld door genen uit te schakelen die ervoor zorgen dat schimmels de plant kunnen binnendringen. In de Europese Unie vallen planten die met technieken zoals CRISPR zijn veredeld onder de ggo-regelgeving. Wetenschappers vrezen dat dit een rem zal zetten op innovatie in de sector en hebben al herhaaldelijk om een aanpassing van de regels gevraagd.
In de geneeskunde wordt CRISPR onder meer gebruikt bij de ontwikkeling van immunotherapie tegen kanker en behandelingen voor erfelijke ziektes. De eerste klinische studies met behandeling voor bloed- en oogziektes zijn op dit moment al aan de gang.
‘Deze genetische schaar zal ons allemaal beïnvloeden’, aldus het Nobelprijs comité. ‘Emanuelle Charpentier en Jennifer Doudna hebben gereedschap ontwikkeld dat de levenswetenschappen een nieuw tijdperk inloodst.’
Lees ook: Hoe werkt CRISPR-Cas?
CRISPR-Cas maakt het mogelijk met ongekende precisie DNA te wijzigen en genen uit te schakelen. De genbewerkingstechniek ontketent een ware revolutie in de biologie: niet alleen biomedici, maar ook neurowetenschappers en plantbiologen gaan ermee aan de slag.
Nog meer weten over CRISPR-Cas? Op deze themapagina lees je alles over de genbewerkingstechniek.
