n BIOTEKNOLOGI CRISPR-Cas9 - den revolutionerende gensaks De fleste af os har hørt om det - enten i nyhederne, på nettet eller hos kollegaen. CRISPR-Cas9, det mest hypede klippeværktøj i den molekylære værktøjskasse i nyere tid. Men hvad er alt det ”fuzz about”? Hvad er CRISPR-Cas9, og hvad er det, som gør CRISPR-Cas9 til det mest omtalte, revolutionerende og debatskabende fænomen i vores tidsalder? Af Ida Lauritsen og Morten H.H. Nørholm, Danmarks Tekniske Universitet, The Novo Nordisk Center for Biosustainability CRISPR-Cas9 revolutionerer biologien og har muliggjort, at vi nu meget effektivt og præcist kan ”klippe og klistre” genetisk materiale ind og ud af et utal af organismer. Denne enestående egenskab stammer oprindeligt fra bakteriers immunforsvar, som beskytter mod fremmed DNA-indtrængen. Da kinesiske forskere i 2015 redigerede det genetiske materiale i menneskeceller fra et tidligt fosterstadie, skabte det stor debat verden over, men åbnede samtidig også muligheder for nye måder at bekæmpe genetiske sygdomme på. CRISPR-bølgen er over os og dette er kun begyndelsen. ”Hacking” af bakteriens immunforsvar CRISPR-Cas9-systemet er oprindeligt en del af bakteriers immunforsvar og bruges til at genkende og tilintetgøre fremmede genetiske elementer ved at klippe dem i stykker [1]. Disse elementer kan f.eks. stamme fra virus, som angriber bakterier i naturen. Forkortelsen CRISPR står for ”Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”, som hentyder til bestemte gentagende DNA-sekvenser, der er blevet observeret i det genetiske materiale fra forskellige bakterier [2]. I 2005 lavede forskere forbløffende opdagelser, da de fandt ud af, at sekvenser som lå mellem disse gentagede sekvenser, matchede DNA-sekvenser fra forskellige vira - og især de såkaldte phager, som angriber bakterier [3]. Derved fandt man ud af, at information omkring angribende fremmede phager - et genetisk mønster - bliver gemt i bakteriens DNA. Hvis phagen angriber igen, vil bakterien genkende den og have sit beredskab klar til forsvar. Men hvad er Cas9 så? Cas9 (CRISPR-associated protein 9) er det protein, der fungerer som den molekylære saks, der klipper det fremmede genetiske materiale i stykker, hvis bakterien angribes igen. Denne saks er så specifik, at den kun klipper, hvis den genkender et bestemt stykke DNA, som passer sammen med skabelonen i bakteriens DNA [4], figur 1. For at have et velfungerede CRISPR-Cas9 forsvarssystem i bakterien, er det nødvendigt at have to komponenter: 1) Cas9-gensaksen samt et tilhørende hjælperkompleks og 2) en guidesekvens, som leder Cas9 til den DNA-sekvens, som skal klippes. I 2012 fik en forskergruppe i Californien en idé - hvad hvis man kunne ”hacke” denne naturlige forsvarsmekanisme til at styre Cas9 og klippe bestemte DNA-sekvenser [5]? Dette kunne man f.eks. bruge til at genmodificere organismer, så de kunne få nye, eller optimere, allerede-eksisterende egenskaber. Hurtigt derefter blev systemet testet i forskellige organismer, og det startede en biologisk revolution - en revolution, der muliggjorde, at man nu kunne modificere og ændre det genetiske arvemateriale yderst effektivt og med høj præcision. Og lige siden har det kun taget fart. Nu rider alle forskere inden for life-science med på CRISPR-bølgen. Universel gensaks Ud over at kunne klippe hvilken som helst DNA-sekvens, så er en af de mest fascinerende egenskaber ved CRISPR-Cas9- Figur 1. CRISPR-Cas9-systemet som del af bakteriens immunforsvar. (1) Phager angriber bakteriecellen og inficerer med deres genetiske elementer (rød og orange). (2) Phagernes unikke genetiske mønster (A, B, C, D i forskellige farver) bliver indsat i bakteriens DNA med gentagende sekvenser imellem sig (grå). Her i DNA’et findes også genet, som koder for Cas9-proteinet. (3) De unikke genetiske mønstre fra phagerne bliver lavet til en guidesekvens og samlet i et CRISPR hjælperkompleks. Samtidig bliver Cas9 (blå) proteinet produceret i cellen. (4) Hvis den samme phag angriber bakterien igen, matcher guidesekvensen phagens inficerende genetiske element, som derved genkendes og klippes af Cas9. 14 dansk kemi, 98, nr. 8, 2017
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her