DNA-reparatiemechanismes weigeren mee te werken aan succes.

Menigeen haalde opgelucht adem begin dit jaar toen Nature Methods een geruchtmakende publicatie over neveneffecten van CRISPR-Cas bij muizen introk. De auteurs claimden dat niet alleen het gewenste gen werd verknipt, maar dat stukken DNA verdwenen of werden toegevoegd op honderden andere plaatsen in het genoom. Achteraf bleken ze het DNA van hun muizen echter niet vooraf te hebben gesequencet, maar het achteraf te hebben vergeleken met DNA van een ander exemplaar. Dat alle inbred-muizen uit dezelfde stam genetisch identiek zijn is een hardnekkig misverstand, en Nature Methods heeft beloofd voortaan altijd een reviewer aan te wijzen die dat weet.

Onnatuurlijke selectie

Dat de resultaten ondeugdelijk waren, bewees nog niet dat CRISPR-Cas wél veilig genoeg is. En inmiddels steken de twijfels weer de kop op. In juni kwam Nature Medicine met twee publicaties die suggereren dat het gevaar niet zit in een gebrek aan selectiviteit, maar uit een andere hoek komt. Het heeft te maken met het p53-eiwit dat voorkomt dat gewone cellen veranderen in tumorcellen. Om te beginnen stuurt het daarvoor reparatie-eiwitten af op beschadigd DNA, en de eerste publicatie bevestigt het vermoeden dat p53 ook het knipwerk van CRISPR-Cas probeert te herstellen. Bernhard Schmierer, Jussi Taipale en collega’s stelden experimenteel vast dat editen veel beter werkt als je er een p53-remmer bij doet.

In de tweede publicatie beschrijven Ajamete Kaykas en collega’s hoe ze met CRISPR-Cas9 menselijke pluripotente stamcellen, die overgevoelig zijn voor Cas9, wilden modificeren. Bij die toxiciteit blijkt p53 eveneens een grote rol te spelen: schakel je het uit, dan lukt het editen wél. Kaykas oppert dat bij stamcellen een dubbele breuk in het DNA zo link is, dat p53 de cel liever meteen total loss verklaart.

Het probleem met p53-remmers is alleen dat sommige ándere DNA-schade tijdelijk ook niet meer wordt hersteld. En bij die stamcellen loop je het risico te selecteren op exemplaren waarin het p53-gen toch al niet goed werkte, hetgeen precies de cellen zijn die je niet wilt hebben.

Rafelranden

Sindsdien zijn er ook aanwijzingen dat het ‘muizenalarm’ toch niet helemaal onterecht was. In Nature Biotechnology publiceerden Allan Bradley en collega’s van het Engelse Wellcome Sanger Institute een studie waarbij ze celkweekjes van drie verschillende types muizen- en mensencellen eerst grondig genetisch in kaart brachten, inclusief natuurlijke verschillen tussen allelen. Daarna behandelden ze ze met CRISPR-Cas9 en analyseerden de resultaten al even grondig. De conclusie was dat de genetische rafelrand rond het doelwit per cel verschilt en er soms duizenden basenparen kwijt zijn, genoeg om problemen te kunnen krijgen met een naastgelegen gen. Kennelijk is het natuurlijke reparatiemechanisme nog veel slordiger dan onderzoekers reeds vermoedden.

Met een simpele PCR-assay vind je de schade niet

Ook hier werd schade geconstateerd op plekken waar je het, op grond van de gebruikelijke basenvolgorde, niet zou verwachten. En die je dus ook niet vindt als je enkel met een simpele PCR-assay controleert of het beoogde stuk DNA weg is, wat volgens Bradley gebruikelijk is. Het bevestigt de verzuchting van de Leidse hoog­leraar Annemieke Aartsma-Rus in het aprilnummer van dit tijdschrift: ‘Veel onderzoekers zeggen dat ze geen off target-effecten zien, maar ze kijken er ook niet echt naar.’

Op nemokennislink.nl wijst CRISPR-veteraan John van der Oost erop dat er inmiddels verfijndere technieken bestaan, waarvan hij vermoedt dat ze de kans op schade sterk verkleinen. CRISPR-Cas is nog lang niet dood. Maar wellicht moet je er zorgvuldiger mee omgaan dan gedacht.