Sådan fungerer CRISPR
CRISPR er forskernes nyeste genetiske værktøj, som gør dem i stand til præcist og billigt at ændre på forskellige organismers gener. Her kan du læse, hvordan CRISPR fungerer.

CRISPR har ændret på den måde, som forskere klipper i gener. Førhen kostede det 100.000 kroner at designe et protein, som kunne klippe i et genom. Med CRISPR koster det 100 kroner. (Illustration: Osamu Nureki)

En ny genteknologi har gjort det langt billigere for forskere at klippe og klistre i gener, og forskere over hele verden har kastet sig over CRISPR-teknologien.

Gennembruddet for CRISPR skete for få år siden, da forskere identificerede et protein i bakterier, der kan klippe i DNA, og som benytter en RNA-sekvens til at genkende, hvor DNA'et skal klippes.

Førhen var forskere nødsaget til at designe hele proteiner fra bunden, hvis de ville gøre det samme. Denne procedure var både omkostningsfuld og langsom.

Jacob Giehm Mikkelsen forsker i CRISPR-teknologi ved Institut for Biomedicin på Aarhus Universitet, og han fortæller, at det lige nu går så stærkt med CRISPR, at han selv har svært ved at følge med.

»Der er kæmpe forskel på at skulle designe et helt protein til at genkende et specifikt sted på genomet og så at kunne lave en lille stump RNA, som kan gøre det samme. Det er meget tidsbesparende, og det er med til at drive forskningen hurtigt fremad,« forklarer Jacob Giehm Mikkelsen.

Du kan læse mere om de fremskridt, som CRISPR er med til at lave, i artiklen 'CRISPR: Ny genteknologi revolutionerer videnskaben'.

CRISPR/Cas9 er en molekylær saks

CRISPR/Cas9 er en del af en helt normal bakteriel forsvarsmekanisme, hvor bakterierne bruger CRISPR/Cas9 til at genkende og klippe i genetiske fremmedlegemer fra eksempelvis virus, der smitter bakterier.

Fakta

Arvemasse består af DNA, der er to strenge af forskellige genetiske byggesten, som snor sig om hinanden og matcher byggestenene op parvis.

RNA er enkeltstrenget, men har i store træk samme struktur som en enkelt streng i et DNA. Derfor kan RNA-strenge genkende og binde til de enkelte DNA-strenge, hvor RNA- og DNA-sekvensen af genetiske byggesten komplimenterer hinanden.

På den måde bruger CRISPR RNA-stumper til at genkende og binde til specifikke steder i eksempelvis et gen. RNA-strengen skal blot finde et match på en stykke DNA, før CRISPR vil sætte saksen i, netop hvor matchet findes.

Cas9 er den genetiske saks, der blot skal have at vide, hvor den skal klippe henne, før den går i gang.

Det får saksen at vide af et vedhæftet stykke RNA, som på grund af sin genetiske sekvens matcher givne DNA-sekvenser i andre organismer.

Saksen klipper, hvor dens RNA-sekvens finder et DNA-match.

Forskerne har fundet ud af at udskifte RNA-sekvensen efter forgodtbefindende, så de kan sætte en hvilken som helst RNA-sekvens ind i stedet.

DNA-databaser gør det nemt at bruge CRISPR

Ved hjælp af de meget præcise kortlægninger af eksempelvis menneskets genom, kan forskere hurtigt finde den RNA-sekvens, der får CRISPR/Cas9 til at klippe lige præcis der, hvor de vil have det.

Der findes også tilsvarende databaser af andre dyrs genomer og af bakteriers genomer, og ved at søge i databaserne og lave en lille stump RNA-sekvens, som matcher en given DNA-sekvens i en organismes genom, fortæller forskerne, hvor DNA-saksen CRISPR/Cas9 skal klippe i genomet.

Det kan være et klip i et gen, der har med leveren, nyrerne eller hjernen at gøre, eller det kan være i et gen, der er sygt og ikke fungerer optimalt.

Illustration af CAS9 bundet til et stykke DNA (gul og grøn). Den røde sekvens er det stykke RNA, som CAS9 bruger til at genkende en specifik DNA-sekvens. (Illustration: Wiki Project)

Forskerne kan så efterfølgende bestemme, om de vil have cellerne til at reparere bruddet i genomet selv og dermed risikere, at der opstår en mutation, eller om de selv vil bestemme, hvad der skal erstatte bruddet ved at indsætte en given gensekvens.

»Tilgængeligheden og letheden ved CRISPR-teknologien har gjort det til den store succes, det er i dag,« forklarer Jacob Giehm Mikkelsen.

Saks skal ud af cellerne

CRISPR-teknologien buldrer derudaf, men teknologien er stadig ikke færdigudviklet, hvilket også betyder, at den endnu ikke er helt sikker at bruge i mennesker.

Forskere skal blandt andet overkomme det problem, at de endnu ikke har helt styr på, om CRISPR klipper flere steder i genomet, end hvor forskerne har planlagt det.

Et andet problem er, at den molekylære saks bliver inde i cellerne, og det er ikke til at sige, om den pludselig kan finde på at klippe i genomet flere år efter, at den er blevet puttet derind.

Det arbejder Jacob Giehm Mikkelsen og hans kollegaer blandt andet på at løse.

»Vi skal finde ud af, hvordan vi kan få saksen til at klippe i DNA'et og så forsvinde igen, så den ikke laver skader senere hen. Først når de udfordringer er løst, kan man bruge teknologien på mennesker uden risiko for bivirkninger senere hen,« siger Jacob Giehm Mikkelsen.