Ny forskning kan gøre gen-saksen CRISPR mere præcis – Københavns Universitet

Kemisk Institut > Nyheder > Nyhedssamling > Ny forskning kan gøre ...

29. november 2018

Ny forskning kan gøre gen-saksen CRISPR mere præcis

Genforskning

Når forskere og læger bruger værktøjet CRISPR til at rette genetiske fejl, kan der komme flere bivirkninger på det menneskelige genom. Men nu har forskere fra Københavns Universitet fundet ud af, hvordan det molekylære maskineri bag CRISPR virker, og derfor forventer de at kunne fintune CRISPR til kun at have de ønskede effekter.


Det var en revolution i lægevidenskaben og cellebiologien, da værktøjet CRISPR til genredigering, den såkaldte gensaks, blev introduceret første gang i 2007. Men selvom perspektiverne for teknologien er store, så har der siden været debat, navnlig om teknologiens etiske aspekter, dens præcision og følgevirkninger.

Nu har forskere fra Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research i et nyt studie i det videnskabelige tidsskrift Cell kortlagt, hvordan en af CRISPR-teknologierne, den såkaldte Cas12, fungerer helt ned på molekylært niveau. Det gør det muligt at fintune genredigeringen, så man kun opnår den ønskede effekt.

”Hvis man ser på CRISPR som en motor i en bil, så har vi lavet en fuldstændig 3D-kortlægning af motoren og dermed fået en forståelse af, hvordan den virker. Med den viden kan vi fintune CRISPR-motoren til at virke på mange forskellige måder – både som en formel 1-racer og en offroad-truck,” siger Guillermo Montoya, professor på Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research.

Molekylær film
Forskerne har brugt et såkaldt kryo-elektronmikroskop til kortlægningen. Den nye, avancerede CryoEM-facilitet på Københavns Universitet gjorde forskerne i stand til at tage små billeder af de forskellige former på molekylerne, når CRISPR skærer DNA-strengen over i flere dele.

Forsiden af det videnskabelige tidsskrift Cell
Det nye CRISPR-studie på forsiden af det videnskabelige tidsskrift Cell


De kombinerede det med en fluorescerende mikroskopi-teknik, der hedder FRET, som direkte observerer moleyklernes bevægelsesmønstre og handlingsforløbet for hvert enkelt protein.

Det handlingsforløb afslørede blandt andet for forskerne, at der er tre dele af CRISPR-værktøjet, som skal ændre form, for at DNA’et kan blive klippet ordentligt over.

”Vores nye studie viser den præcise rækkefølge af begivenheder på genomet, der fører til genredigeringen. De tre dele, der ændrer sig, fungerer lidt ligesom security checks i lufthavnen. Man skal igennem alle sammen og i den rigtige rækkefølge for at få lov at komme igennem,” siger Nikos Hatzakis, lektor på Kemisk Institut.

Mere redigering end ønsket
Ifølge forskerne kan deres nye fund forklare, hvorfor CRISPR-teknologien kan medføre bivirkninger på genomet. Efter DNA-strengen er blevet klippet over, forbliver de tre ”security checks” nemlig åbne.

Det kan medføre at processen fortsætter længere end man ønsker. Fordi maskineriet bag genredigeringen bliver ved med at køre og kan forårsage genetiske ændringer.

Men nu forventer forskerne altså, at deres nye viden kan sætte en stopper for det. De regner med at den kan anvendes til at fintune genredigeringsteknologien med det samme.

Studiet er støttet af Novo Nordisk Fonden, Carlsbergfondet og Villumfonden.

Begge forskningsgrupper er medlemmer af ’the Integrative Structural Biology Cluster (ISBUC)’ på Københavns Universitet.

Læse hele studiet: “Conformational Activation Promotes CRISPR-Cas12a Catalysis and Resetting of the Endonuclease Activity” hos Cell.



Kontakt:
Professor Guillermo Montoya
Tlf: +45 51324581
Mail: guillermo.montoya@cpr.ku.dk

Kommunikationsmedarbejder Mathias Traczyk
Tlf: +45 93565835
Mail: mathias.traczyk@sund.ku.dk