Net als wij hebben bacteriën een soort immuunsysteem om zich te beschermen tegen virussen. In de afgelopen tien jaar, toen het steeds makkelijker werd om genomen van bacteriën in kaart te brengen, is gebleken hoe ingenieus de bacteriën zich beschermen tegen virussen. Ze bouwen stukjes DNA van hun belagers in in hun eigen genoom. Als dat virus of een verwante virusstam daarna de bacterie binnendringt, gebruikt die de DNA-stukjes (CRISPRs) als virusscanner. De onderzoeksgroep van Van der Oost was een van de eerste labs waar deze virusscanners zijn gekarakteriseerd.
Door deze CRISPR’s te bestuderen, kijk je eigenlijk naar de wapenwedloop tussen bacteriën en hun virussen, legt Van der Oost uit in het tijdschrift Microbial Biotechnology. ‘Je kijkt letterlijk naar de stapsgewijze evolutie van de aanvaller en de verdediger.’ Maar naast dit fundamentele onderzoek, is onlangs gebleken dat het CRISPR systeem ook kan worden toegepast als een zeer verfijnd gereedschap voor gentherapie, om foutjes in het genoom van bijvoorbeeld mensen te herstellen.
De CRISPR’s zijn opgebouwd uit repeterende stukjes DNA, met daartussen het stukje virus-DNA. Nadat de CRISPR is overgeschreven tot RNA, herkent dat tussenstukje heel specifiek stukjes van het virus-DNA, om dat virus vervolgens te inactiveren. Bij een van de CRISPR systemen, genaamd Cas9, is het onlangs gelukt om die tot expressie te brengen in cellen van hogere organismen. ‘Net als je hiermee een virusgenoom kunt herkennen, kun je hiermee ook stukjes DNA uit planten, gisten en mensen opsporen, en uiteindelijk aanpassen’, licht Van der Oost toe.
Binnen enkele jaren kan deze techniek hopelijk worden gebruikt om genetische afwijkingen die verantwoordelijk zijn voor erfelijke ziekten te herkennen en te repareren, verwacht Van der Oost. Zo kijkt hij op dit moment met Rotterdamse collega’s naar bepaalde botafwijkingen, veroorzaakt door een mutatie in het gen dat betrokken is bij botvorming. ‘Wij willen die genetische factor gaan aanpassen met zo’n CRISPR’, aldus de microbioloog. ‘Eerst gaan we dat testen in dierlijke cellen, vervolgens in muizen en uiteindelijk, als de resultaten veelbelovend en veilig zijn, in mensen.’
Van der Oost denkt dat we nog maar het topje van de ijsberg kennen van bacteriële defensiesystemen tegen virussen. Zo werd onlangs weer een nieuw immuunsysteem tegen bacteriofagen (virussen) in bacteriën gevonden, genaamd BREX. Ook dit systeem, Bacteriophage Exclusion, blokkeert de vermeerdering van virussen, maar pakt het anders aan dan Cas9 en de CRISPR-systemen die Van der Oost bestudeert. De ontdekking van deze defensiesystemen gaat een nieuwe reparatie-set opleveren voor gentherapie, verzekert de microbioloog. ‘Dit is zo veelbelovend, dat het me niet zou verbazen als de toepassing van Cas9 een Nobelprijs gaat opleveren.’