Dansk forskning kan sikre, at CRISPR ikke klipper i de forkerte gener

Teknologien CRISPR-Cas9 – også kaldet den genetiske schweizerkniv, der blev opdaget i 2007 – er fortsat under hastig udvikling. Senest har forskerne fra Københavns Universitet gennem to nye studier bidraget med ny og vigtig viden om, hvordan teknologien gøres så effektiv som muligt, så saksen kun klipper lige der, hvor man ønsker det.

De to studier undersøger begge såkaldte off-targets – det vil sige, når gensaksen ikke rammer det, der var tiltænkt.

”Vi har beskrevet nye mekanismer for, hvordan CRISPR virker. Nu kan vi blandt andet forklare, hvorfor nogle ‘off-targets’ kan være mere effektive end ‘on-targets’. Vi har også fundet ud af, hvordan forskellige DNA-sekvenser omkring målet kan påvirke, hvor effektivt Cas9-proteinet kløver DNA’et. Det kan forhåbentlig bane vejen for, at CRISPR kan bruges mere sikkert og effektivt,” siger Jan Gorodkin, der er professor i bioinformatik ved Institut for Veterinær- og Husdyrvidenskab på Københavns Universitet.

Læs også: CRISPR-Cas9 – bag om den revolutionerende genetiske schweizerkniv

Hvordan virker CRISPR-Cas9?

Løser mysterium om effektive ‘off-tagets’

I det første studie, der er udgivet i tidsskriftet Nature Communications, har forskerne undersøgt, hvordan guide-RNA’et kan binde på den mest optimale måde, så kløvningen af DNA’et bliver så effektiv som muligt. Hvis kløvningen ikke er effektiv nok, er det nemlig ikke muligt at redigere i DNA’et.

Forskningen viser, at det også er et problem, hvis bindingen er for stærk, da det også resulterer i en for svag for ineffektiv gensaks. I stedet er der et optimalt interval af bindingsenergi mellem guide-RNA og DNA, som hverken skal være for stærk eller svag.

”Det her forklarer også, hvorfor nogle off-targets kan have stærkere CRISPR-aktivitet end deres on-targets – det vil sige, at saksen klipper skarpere på off-target end on-target. Forklaringen er nemlig, at de on-targets, der er for stærke, ikke er inden for det rette bindingsenergiinterval. Men hvis man trækker noget energi fra de her stærke bindinger, kan man skubbe energien tilbage i det optimale interval og dermed få kraftigere effekt og dermed en stærkere effekt for off-targets,” forklarer Jan Gorodkin.

Forskerne har samtidig bidraget med ny viden om, hvor den optimale placering for Cas9 er, hvilket er med til at minimere eventuelle bivirkninger.

Læs også: Nyt CRISPR-værktøj korrigerer mutationer ved at kopiere gener mellem kromosomer

Off-targets kan være skadelige

I den anden artikel, som også er udgivet i tidsskriftet Nature Communications, har forskerne udviklet en metode til at måle effektiviteten af off-targets.

Normalt afprøver man CRISPR-eksperimenter ved at udvælge et mindre antal computerforudsagte off-targets, som man vil teste. Med den nye teknologi er det muligt at teste for et meget større antal off-targets, hvilket forskerne forventer vil resultere i en hurtigere udvikling af medicinsk behandling med færre bieffekter.

Med den nye metode har forskerne undersøgt 8 000 potentielle off-targets i 110 CRISPR-guide-RNA’er, der er ved at blive udviklet til medicin til mennesker. Forskerne fandt ud af, at 10 procent af de potentielle off-targets rent faktisk var off-targets. Med andre ord har de fundet langt flere off-targets end med de gængse metoder.

37 af disse off-targets ligger i kræftrelaterede gener. Dermed er der større risiko for, at udvikling af medicin bliver sværere eller slet ikke lykkes, hvilket potentielt kan lede til kræft som bieffekt.

Off-targets er et underforsket område

Studiernes resultater viser ifølge Jan Gorodkin, at der er et stort behov for mere forskning i off-targets.

“Jeg vil hævde – og nogle kan være uenige – at off-targets er ekstremt underforsket. Mit indtryk er, at eksisterende studier om genredigering ofte mangler de komplette værktøjer og analyser, der kræves for at vise, at der ikke er nogen off-target-effekter i deres studier,” siger han.

Ifølge Jan Gorodkin vil den nye metode have stor betydning for fremtidens undersøgelser af off-targets.

”I de seneste 10 år har vi taget et stort skridt i retning af at kunne redigere genomet. Nu er vi i gang med at gøre vores metoder mere sikre og effektive. Sidstnævnte understøtter også den grønne omstilling, da genommodifikationer, for eksempel af celler, der bruges i produktionen, kan føre til en mere omkostningseffektiv udnyttelse af ressourcerne,” afslutter han.

Læs også: Nyheder om bioteknologi