De CRISPR-aangedreven biosensor kan gebruikt worden om in een kwestie van enkele minuten genetische afwijkingen te detecteren.
Van bier en pittige tomaten, tot muizenmoeders, steriele plaaginsecten en veel meer. Toepassingen te over voor de gene-editing techniek CRISPR-cas9. Een uitgebreid team onderzoekers van onder meer het Keck Graduate Institute komt met weer een nieuwe. Door de CRISPR-technologie te combineren met grafeen ontwikkelden de technici een handzaam apparaat waarmee ze in een mum van tijd DNA kunnen afspeuren naar mutaties. In tegenstelling tot andere methoden is hierbij geen vermeerdering van het DNA nodig, schrijft het team in Nature Biomedical Engineering. Deze ‘biosensor’ zou genetische aandoeningen zo sneller dan ooit kunnen diagnosticeren.
Lees ook:
DNA-speurder
Met behulp van de CRISPR-cas9-techniek kan heel secuur in het genoom geknipt en geplakt worden. Maar voordat die ‘biologische schaar’ in het DNA gezet wordt, moet je natuurlijk eerst de exacte plek weten. Hiervoor voert men het CRISPR-cas9-complex een stukje materiaal dat precies op die plek past. Met het ‘puzzelstukje’ bij de hand speurt CRISPR heel secuur het DNA af. Zodra het stukje past, klampt het complex zich vast en kan het eiwit cas9 met het knipwerk beginnen.
Om de techniek te gebruiken om enkel specifieke stukjes DNA te vinden, zoals die verantwoordelijk voor bepaalde genetische aandoeningen, is natuurlijk alleen dat speurend vermogen nodig. Hierom gebruikten de onderzoekers een versie van het complex met inactief cas9. Zo vinden ze het ‘doelwit-DNA’, maar blijft dat knippen uit.
Een artist impression van het CRISPR-complex op grafeen. © Keck Graduate Institute (KGI)
Biosensor
Het apparaatje, dat de onderzoekers de CRISPR-chip doopten, zoekt op deze manier naar heel specifieke stukjes DNA, zoals regio’s waarbij een (reeks) mutaties – veranderingen in het erfelijk materiaal – resulteren in een bepaalde ziekte.
De onderzoekers koppelden het complex aan transistoren van het supergevoelige materiaal grafeen. Dat grafeen is zo gevoelig, dat de binding tussen het ‘puzzelstukje’ op CRISPR en het ‘doelwit-DNA’ de geleidbaarheid ervan verandert. Die elektrische verandering kan vervolgens door het apparaat gelezen worden.
De onderzoekers testten de werking van de CRISPR-chip op bloedsamples van patiënten met de Ziekte van Duchenne. Deze erfelijke aandoening is terug te vinden in een bepaalde regio van het genetisch materiaal. © Keck Graduate Institute (KGI)
Razendsnelle diagnose
Hoewel de CRISPR-chip verre van de eerste aanpak is om genetische informatie te screenen, heeft de ontwikkeling mogelijk grootse gevolgen. In tegenstelling tot andere methoden is er door de gevoeligheid van zowel CRISPR als grafeen namelijk geen vermeerdering van het DNA nodig. Die tijdrovende, voorheen essentiële stap, waarbij er miljoenen kopietjes van het stukje DNA moeten worden gemaakt, is hierbij dus overbodig. Dat scheelt tijd, moeite en geld.
De CRISPR-chip zou volgens de onderzoekers met name gebruikt kunnen worden om gemakkelijk en razendsnel erfelijke aandoeningen te diagnosticeren. In de toekomst wil het team het complex meerdere ‘puzzelstukjes’ voeren zodat het het erfelijk materiaal in een keer naar meerdere stukjes DNA kan afspeuren.
Bronnen: Nature Biomedical Engineering, EurekAlert!1, EurekAlert!2
Beeld: Keck Graduate Institute (KGI)
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!