‘Modern genetisch onderzoek ondenkbaar zonder Crispr-Cas’

Emmanuelle Charpentier en Jennifer Doudna krijgen de Nobelprijs voor de chemie 2020 vanwege de ontdekking van de genetische schaar met de naam Crispr-Cas. Hiermee kunnen onderzoekers het dna veranderen van planten, dieren en micro-organismen met een extreme precisie.

Het Nobelprijscomité schrijft: ‘Deze technologie heeft een revolutionaire impact gehad op de levenswetenschappen, draagt bij aan nieuwe kankertherapieën, en kan mogelijk de droom waarmaken om erfelijke aandoeningen te stoppen.’

Microbioloog dr. Stan Brouns (faculteit Technische Natuurwetenschappen) werkte als postdoc in Wageningen bij prof.dr. John van der Oost vanaf het eerste moment aan de ontrafeling van een bacterieel afweersysteem dat ze Crispr noemden. Brouns kon aantonen dat het bacteriën beschermde tegen virussen waarvan een dna-fragment in het Crispr-systeem was opgeslagen. Later zou duidelijk worden dat de genetische schaartjes niet alleen bij bacteriën werkte, maar bij alle levende cellen.

Wanneer hoorde u ervan?

“Gisteren rond de lunch kreeg ik het nieuws te horen. Mijn reactie was: Mooi! Eindelijk! We zaten er eerlijk gezegd al jaren op te wachten. Ik heb nog een weddenschap lopen met mijn oude professor John van der Oost. Dat moet zeven jaar geleden geweest zijn. Toen vonden wij al dat dit onderzoek de Nobelprijs waard was. Wij zagen toen de impact gezien van het Crispr en het genome editing. Toen waren wij er wel van overtuigd dat de Nobelprijs vroeg of laat op dit onderzoek zou vallen. Het was meer de vraag wie de prijs zou gaan krijgen. Ik denk dat Doudna en Charpentier terechte winnaars zijn, er was meer discussie over een eventuele derde persoon.” 

Wat was uw eigen rol daarin?

“De prijs is toegekend voor genome editing, veranderingen aanbrengen in het dna. John van der Oost en ik hebben daar in Wageningen geen belangrijke rol in gespeeld. Wij hebben wel een grote bijdrage geleverd in het voorwerk. Dat begon in 2006. Wij hebben het principe ontdekt van Cas-eiwitten met een gids-RNA die binden aan het dna. Daar bleek het eiwit Cas9 ook gebruik van te maken, maar aan dat eiwit hebben wij nooit gewerkt. Cas9 bleek een uitmuntend eiwit voor het maken van heel precieze veranderingen in het dna.” 

Is het Crispr-Cas een soort standaardtool geworden?

“Het komt in veel onderwijs terug als een tool waar iedereen gebruik van kan maken. Veel mensen krijgen het bij de eerste poging al aan het werk. Dat is ook bijzonder. Er worden allerlei technieken ontwikkeld, maar soms zijn die zo ingewikkeld dat een ander lab het niet aan de praat krijgt. Maar bij Crispr-Cas lijkt het alsof iedereen het kan. Dat is ontzettend belangrijk geweest voor de verspreiding van die techniek over alle laboratoria.”

Wordt Crispr-Cas nu in alle sectoren van de biotechnologie gebruikt?

“Niet alleen dat, het is ook in gebruik voor fundamenteel onderzoek naar de functie van genen. Het is verwonderlijk dat dit mechanisme, dat afkomstig is uit bacteriën, toepasbaar is in alle levende cellen. Dat maakt de techniek erg breed inzetbaar.” 

Kunt u een voorbeeld geven van fundamentele toepassingen?

“De mens heeft 20 duizend genen. Van een groot deel weten we niet waarbij die betrokken zijn. Met deze tools wordt het mogelijk om sneller veranderingen aan te brengen, bijvoorbeeld in een muis en de gevolgen daarvan te bestuderen. Wat vroeger jaren duurde, kan nu in twee maanden.”

Kun je dan heel precies een gen uitschakelen of veranderen?

“Ja, en dat kan ook op meerdere plekken van het dna tegelijkertijd, multiplexen noemen we dat. Soms kun je wel op vijf plekken tegelijk veranderingen aanbrengen om effecten te zien. Dat is belangrijk omdat er vaak meer factoren betrokken bij een zichtbare verandering in een organisme. Met dat multiplexen kun je alle 20 duizend genen van een mens tegelijk bestuderen en kijken welk gen een effect heeft. Genome-wide screening heet dat. Dat was totaal ondenkbaar zonder Cas9.” 

Europa kent nog steeds een verbod op genetisch gemodificeerde organismen (GMO). Is dat een beperking?

“Plantenveredelaars mogen geen GMO gebruiken, maar ze gebruiken Cas9 wel als een screening tool om te zien wat er gebeurt als ze bepaalde genen uitschakelen in een plant. Krijgt een plant dan grotere of kleinere tomaten? Als ze een bruikbaar gen hebben gevonden gaan ze die met de klassieke methode maken om aan de regels te voldoen. Ze gebruiken Cas9 dan uitsluitend als onderzoeksgereedschap.” 

• Jennifer Doudna schreef over de ontdekking van Crispr-Cas én haar bedenkingen het meeslepende boek A Crack in Creation.