Onderzoekers hebben een nieuwe versie ontwikkeld van een belangrijk CRISPR-genbewerkingseiwit dat efficiënte bewerkingsactiviteit vertoont en klein genoeg is om te worden verpakt in een niet-pathogeen virus dat het aan doelcellen kan afleveren. Hongjian Wang en collega's van de Wuhan Universiteit, China, presenteren deze bevindingen in het open access tijdschrift PLOS Biology.

De afgelopen jaren is er sprake geweest van een explosie van onderzoek waarin wordt geprobeerd CRISPR-systemen voor genbewerking – die van nature in veel bacteriën voorkomen als verdediging tegen virussen – te benutten, zodat ze kunnen worden gebruikt als potentiële behandelingen voor ziekten bij de mens. Deze systemen zijn afhankelijk van zogenaamde CRISPR-geassocieerde (Cas) eiwitten, waarbij Cas9 en Cas12a de twee meest gebruikte typen zijn, elk met hun eigen eigenaardigheden en sterke punten.

Een veelbelovend idee is om CRISPR-eiwitten in een niet-pathogeen virus te verpakken, dat de eiwitten vervolgens aan doelcellen zou kunnen afleveren; daar zouden ze specifiek gerichte DNA-sequenties modificeren om ziekten te behandelen. Het veelgebruikte adeno-geassocieerde virus is echter klein, en hoewel sommige Cas9-eiwitten erin passen, zijn Cas12a-eiwitten doorgaans te groot.

Nu hebben Wang en collega's een relatief kleine versie van Cas12a geïdentificeerd, genaamd EbCas12a, die van nature voorkomt in een soort van de Erysipelotrichia-bacterieklasse. Door opzettelijk een van de aminozuurbouwstenen van het eiwit uit te wisselen voor een andere, verhoogden ze de efficiëntie van het bewerken van genen.

Wanneer dit gemodificeerde eiwit, enEbCas12a genaamd, wordt toegepast op zoogdiercellen in een schaaltje in het laboratorium, vertoont het een efficiëntie van genbewerking die vergelijkbaar is met die van twee andere Cas12a-eiwitten die bekend staan ​​om hun uiterst nauwkeurige genbewerking.

Het onderzoeksteam toonde vervolgens aan dat enEbCas12a klein genoeg is om te worden gebruikt voor adeno-geassocieerde virusgebaseerde gentherapie. Ze hebben enEbCas12a aangepast om zich te richten op een specifiek cholesterol-geassocieerd gen, verpakten het in het virus en dienden het virus toe aan muizen met een hoog cholesterolgehalte. Een maand later vonden ze bij de behandelde muizen een significante verlaging van het cholesterolgehalte in het bloed, vergeleken met muizen die het virus niet hadden gekregen.

Er zal meer onderzoek nodig zijn om te bepalen of enEbCas12a ooit kan worden gebruikt om ziekten bij de mens aan te pakken. Niettemin suggereren deze bevindingen dat het mogelijk zou kunnen zijn om adeno-geassocieerd virus te gebruiken om Cas12a-eiwitten af ​​te leveren voor gentherapie.

De auteurs voegen hieraan toe:"Het nieuwe compacte enEbCas12a kan, samen met zijn crRNA, worden verpakt in een alles-in-één AAV-systeem voor gemakkelijke genbewerking in vitro en in vivo met high-fidelity, wat zeer gunstig kan zijn voor toekomstige klinische toepassingen. en meer toolontwikkelingen, waaronder alles-in-één AAV-gebaseerde bewerking met meerdere genen, basisbewerking, primerbewerking, enz."