CRISPR | een term in het DNA-onderzoek

Schrijver: Leandro Alegsa

28-12-2022

CRISPR is een term in het DNA-onderzoek. Het staat voor clustered regularly-interspaced short palindromic repeats. Deze maken deel uit van de genetische code in prokaryoten: de meeste bacteriën en archaea hebben ze. Het is hun verdediging tegen aanvallen van virussen. De structuur en functie ervan werden in de 21e eeuw ontdekt.

CRISPR heeft veel korte herhaalde sequenties. Deze sequenties maken deel uit van een adaptief immuunsysteem voor prokaryoten. Het stelt hen in staat de bacteriofagen die op hen jagen te onthouden en tegen te gaan. Ze werken als een soort verworven immuniteit voor bacteriën.

Zij kunnen de genen van bijna elk organisme wijzigen. Ze worden door onderzoekers gebruikt als instrument om genen te knippen en in te brengen bij genetische modificatie (GM). Er wordt onderzocht hoe ze kunnen worden gebruikt om virusziekten bij mensen aan te pakken (gentherapie).

Schema van een CRISPR locus. Er zijn drie hoofdonderdelen. 1. cas-genen, 2. een leidende sequentie, en 3. een repeat-spacer array. Een repeat-spacer array. De opstelling van de drie onderdelen is niet altijd zoals weergegeven

CRISPR Cascade eiwit (cyaan) gebonden aan CRISPR RNA (groen) en faag-DNA (rood)

Hoe het werkt

Elke herhaling wordt gevolgd door korte segmenten "spacer DNA". Deze zijn afkomstig van eerdere blootstelling aan een bacterieel virus of plasmide. CRISPR spacers herkennen en knippen de vreemde genetische elementen op een manier zoals RNA-interferentie in eukaryotische organismen.

In feite zijn de spacers fragmenten van DNA van virussen die eerder hebben geprobeerd de cellijn aan te vallen. De vreemde bron van de spacers was voor de onderzoekers een teken dat het CRISPR/cas-systeem een rol zou kunnen spelen in de adaptieve immuniteit bij bacteriën.

Het eigenlijke knippen gebeurt door een nuclease genaamd Cas9. Cas9 heeft twee actieve snijplaatsen, één voor elke streng van de dubbele helix van het DNA. Cas9 doet dit door vreemd DNA af te wikkelen en te controleren of het complementair is aan de 20 basepair spacer-regio van het geleider-RNA (het spacer-regio-RNA). Zo ja, dan wordt het vreemde DNA in stukken gehakt.

Toepassingen

CRISPR is een antiviraal verdedigingssysteem dat zijn oorsprong vindt in bacteriën en archaea. Gene editing is een menselijke toepassing van CRISPR.

De technologie is gebruikt om genen uit te schakelen in menselijke cellijnen en cellen, om Candida albicans te bestuderen, om gisten te wijzigen die worden gebruikt om biobrandstof te maken en om gewassen genetisch te wijzigen.

Het CRISPR-Cas9-systeem snijdt DNA, maar kan meer. Het kan genexpressie in- en uitschakelen en kan worden gebruikt om bepaalde sequenties fluorescent te markeren.

Nobelprijs

Het begrip en de ontwikkeling van de CRISPR-Cas9-techniek voor genoombewerking heeft de Nobelprijs voor scheikunde voor 2020 gewonnen. De prijs werd gezamenlijk toegekend aan Emmanuelle Charpentier en Jennifer Doudna.

Vragen en antwoorden

V: Waar staat CRISPR voor?

A: CRISPR staat voor Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats.

V: Waar komt CRISPR voor?

A: CRISPR komt voor in de genetische code van prokaryoten, waaronder de meeste bacteriën en archaea vallen.

V: Wat was het doel van de ontdekking van CRISPR?

A: Het doel van de ontdekking van CRISPR was om de structuur en functie ervan als verdediging tegen aanvallen van virussen te begrijpen.

V: Hoe werkt CRISPR?

A: CRISPR werkt door korte herhaalde sequenties die fungeren als een adaptief immuunsysteem voor prokaryoten, waardoor zij bacteriofagen die op hen jagen kunnen onthouden en tegengaan. Dit zorgt voor een verworven immuniteit voor bacteriën.

V: Wat kan er met CRISPR worden gedaan?

A: Met CRISPR kunnen onderzoekers de genen van bijna elk organisme wijzigen, en het gebruiken als instrument om genen te knippen en in te voegen bij genetische modificatie (GM). Bovendien wordt er onderzoek gedaan naar manieren om virusziekten bij mensen aan te pakken (gentherapie).

V: Wanneer werd CRISPR ontdekt?

A: De ontdekking van CRISPR vond plaats in de 21e eeuw.