Uit een nieuw onderzoek van onderzoekers van het Wistar Institute is gebleken dat het proces van DNA-reparatie na genbewerking met behulp van CRISPR-Cas9 helemaal niet is wat mensen dachten. De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, kunnen belangrijke implicaties hebben voor de ontwikkeling van gentherapieën op basis van CRISPR-technologie.

CRISPR-Cas9 is een hulpmiddel voor het bewerken van genen waarmee wetenschappers nauwkeurige wijzigingen kunnen aanbrengen in het DNA van levende cellen. De tool gebruikt een begeleidend RNA-molecuul om zich op een specifieke DNA-sequentie te richten, en vervolgens knipt het Cas9-eiwit het DNA op die plek. Deze snede zet de natuurlijke DNA-reparatiemechanismen van de cel in werking, en de cel repareert het DNA via een van de twee belangrijkste routes:niet-homologe eindverbinding (NHEJ) of homologiegerichte reparatie (HDR).

NHEJ is een snelle en foutgevoelige reparatieroute die eenvoudigweg de twee gebroken uiteinden van DNA weer met elkaar verbindt, waarbij vaak mutaties worden geïntroduceerd. HDR is een nauwkeuriger reparatietraject dat een sjabloon-DNA-sequentie gebruikt om de reparatie te begeleiden, maar het is langzamer en complexer dan NHEJ.

Eerdere studies hadden gesuggereerd dat HDR de geprefereerde DNA-reparatieroute is na CRISPR-snijden, maar de nieuwe studie van Wistar-onderzoekers laat zien dat dit niet het geval is. In feite is NHEJ de belangrijkste herstelroute na CRISPR-snijden, zelfs als er een template-DNA-sequentie wordt verstrekt.

Deze bevinding zou belangrijke implicaties kunnen hebben voor de ontwikkeling van gentherapieën op basis van CRISPR-technologie. Als NHEJ de overheersende herstelroute is, is het waarschijnlijker dat experimenten met genbewerking onbedoelde mutaties in het genoom zullen introduceren. Dit zou kunnen leiden tot ernstige veiligheidsproblemen voor gentherapieën op basis van CRISPR-technologie.

De onderzoekers ontdekten ook dat de efficiëntie van DNA-reparatie na CRISPR-knippen afhangt van de specifieke DNA-sequentie waarop het gericht is. Het is waarschijnlijker dat sommige DNA-sequenties door NHEJ worden gerepareerd dan andere, en dit zou het moeilijker kunnen maken om precieze genbewerking te bereiken met CRISPR-technologie.

De bevindingen van het nieuwe onderzoek van Wistar-onderzoekers bieden belangrijke nieuwe inzichten in het proces van DNA-reparatie na CRISPR-snijden. Deze inzichten kunnen helpen de veiligheid en effectiviteit van gentherapieën op basis van CRISPR-technologie te verbeteren.

Naast de implicaties voor gentherapie kunnen de bevindingen van de nieuwe studie ook implicaties hebben voor ons begrip van hoe DNA-reparatie in het algemeen werkt. De studie toont aan dat NHEJ een veelzijdigere en belangrijkere DNA-reparatieroute is dan eerder werd gedacht, en dat het licht zou kunnen werpen op de manier waarop cellen DNA-schade uit andere bronnen, zoals bestraling en chemotherapie, herstellen.