19. november 2020

Forskere kortlægger metoder til at få mest muligt ud af genredigering

Genredigering

Når forskere bruger genredigering som CRISPR-Cas9, opnås der ikke altid det man forventer. Derfor har de brug for følsom teknologi til meget præcist at opdage samtlige små ændringer, der er sket, når man har forsøgt at redigere i et gen. Nu har forskere fra Københavns Universitet kortlagt de mest effektive metoder til netop det.

DNA Helix
Foto: Colourbox

Det var en revolution for den moderne videnskab, da man fandt ud af, hvordan man kan redigere i generne på dyre-, plante- og menneskeceller. Nobelprisen 2020 i kemi blev også tildelt opfinderne af genredigeringsteknologien CRISPR-Cas9.

CRISPR-Cas9 og andre typer genredigering er blevet kaldt en ’molekylær saks’ som et billede på dens molekylære præcision. Men stik imod hvad de fleste tror, er genredigering ikke så præcis, som man kunne ønske sig.

”Teknologien er ret præcis, men det er indbygget i den, at den skaber både ønskede samt uønskede udfald. Derfor skal alle forskere, der arbejder med genredigering, lave en meget detaljeret analyse af, hvad der egentlig er sket i de celler, hvor de har redigeret i generne, så man kan afgøre, om man har opnået det ønskede resultat. Vores studie kortlægger de bedste metoder til at lave den analyse,” siger Eric Paul Bennett, lektor på Odontologisk Institut og ansat i Copenhagen Center for Glycomics.

Jo ældre teknologi, jo dårligere resultat

Forskergruppen ville finde de bedste metoder til at lave opfølgende analyser på genredigering. De kortlagde tilgængelige teknologier til at opdage, hvad der er sket efter genredigering ned til mindste detalje og forsøgte at vurdere, hvilke der var bedst.

Det er enormt vigtigt for forskere at vide, hvad der er sket efter en genredigering, fordi de så ved, om de reelt kan fortsætte deres forsøg, eller om man skal starte for fra.

”Ligesom man sikrer, at en operation er gået godt, før man sender patienten hjem, skal de her teknologier bruges til at sikre, at genredigeringen er gået, som den skulle – og at der ikke har været uønskede effekter. Vores kortlægning viser, at der er mange rigtig gode værktøjer på markedet, men ikke alle metoder er udviklet med øje for anvendelse i genredigerings sammenhænge, og generelt kan man sige, at jo ældre de er, jo dårligere er de også,” forklarer lektor Morten Frödin, der gruppeleder på Biotech Research & Innovation Centre, og som også er forfatter til det nye studie.

Eric Paul Bennett understreger samtidig, at selv gamle teknologier stadig godt kan bruges. Det hele kommer an på forskerens formål med genredigering. 

Er formålet blot at dokumentere fjernelse af enkelte DNA byggesten – såkaldte baser – kræver det ikke store sekventerings-ressourcer. Er målet til gengæld ændring af helt bestemte baser, kommer man ikke uden om anvendelse af DNA sekventerings-metodikker, som er meget dyrt og avanceret teknologi.

Tre genredigerings metoder, alle med samme DNA-effekt

Der findes mange forskellige forestillinger om, hvad forskere egentlig ønsker, når de bruger genredigering. Men en global undersøgelse i tidskriftet Biotechniques  viste sidste år, at 80 procent af alle forskere, der bruger genredigering på tværs af videnskabelige felter i både virksomheder og på universiteter, gerne vil opnå ”genetisk knock-out”.

De vil med andre ord gerne have et gen til at stoppe med at fungere. Det kan eksempelvis være, man gerne vil slå et gen ud, fordi man i sit forsøg vil finde ud af, om det hænger sammen med en specifik lidelse. Sådan en viden kan forbedre forebyggelsen af sygdomme, hvis man ved, hvilke gener der særligt hænger sammen med specifikke sygdomme.

Forskere kan så vælge mellem en række forskellige genredigerings-teknikker. De tre hyppigst anvendte hedder CRISPR-Cas9, ZFN og TALEN. Anvendelse af alle tre er beskrevet i det nye studie. Men i virkeligheden opnår man den samme genredigerings effekt med alle tre, forklarer Morten Frödin.

”Uanset hvilken form for genredigering man bruger, så sker der nogenlunde det samme i cellen, nemlig dannelsen af et dobbeltstrenget brud på DNA-strengen. Det er, hvordan cellen selv reparerer denne tilsigtede skade, der varierer afhængigt af DNA sekvensen omkring brudstedet samt andre faktorer som forskningen endnu ikke helt har klarlagt,” siger han.

”Hvis reparationen sker på en bestemt måde, så opnår forskerne ikke ’knock-out’ af genet, og så er eksperimentet slået fejl. Men i mange af den slags forsøg vil forskerne have forsøgt at redigere generne på en masse celler på én gang, så ved analyse af mange celler kan man oftest finde de celler, hvor det man ønsker er sket –  hvis man altså har den rette validerings metode på plads,” forklarer Eric Paul Bennett.

Han håber, at den nye viden vil gøre det nemmere for andre forskere at vælge den helt rigtige valideringsmetode, når de skal bruge genredigering i fremtiden.

Læs hele artiklen: ”INDEL detection, the ‘Achilles heel’ of precise genome editing: a survey of methods for accurate profiling of gene editing induced indels”