Het onderzoeksteam van Van der Oost heeft in 2008 aangetoond dat het repeterende CRISPR-DNA een essentieel onderdeel is van de adaptieve immuniteit van bacteriën. “Tussen het repeterende DNA bleken stukjes virus-DNA te zitten, die samen het geheugen vormen van het CRISPR-afweersysteem van bacteriën.”

Dit afweersysteem werkt in twee stadia. Eerst worden de virusfragmenten van het CRISPR-DNA overgeschreven naar CRISPR-RNA, waarna Cas-eiwitten deze informatie kunnen gebruiken als gids om, na een virusinfectie, het virus-DNA te vinden dat overeenkomt met het opgeslagen DNA uit het CRISPR-archief. Als er een match is bindt het Cas-eiwit zich aan het virus-DNA, waarna het virus-DNA met een knipje onschadelijk wordt gemaakt.

“Het was een spectaculaire ontdekking.Al snel werd duidelijk dat dit systeem een uniek stuk gereedschap is om DNA te bewerken in allerlei soorten cellen, van bacteriën tot planten en zelfs menselijke cellen. Door middel van een synthetische CRISPR hebben we laten zien dat het heel makkelijk is om de specificiteit te veranderen. Daardoor kan het CRISPR-Cas systeem aangepast worden om op elke gewenste plek in het DNA te knippen, waarna er op die plek een verandering geïntroduceerd kan worden. Dat heeft ertoe geleid dat veel groepen aan de slag zijn gegaan met onderzoek naar nieuwe systemen, mechanismen en uiteindelijk het ontwikkelen van diverse toepassingen.” Inmiddels is CRISPR-Cas niet meer weg te denken uit de biotechnologie.

CRISPR-Cas heeft een revolutie teweeg gebracht in de behandeling van diverse ziektes. “Er zijn onlangs successen geboekt bij het genezen van bloedziektes, zoals sikkelcelanemie. Het foutje in het DNA wordt buiten het lichaam hersteld door stamcellen af te nemen en vervolgens terug te plaatsen.” Een vergelijkbare methode wordt gebruikt voor specifieke vormen van immunotherapie bij patiënten met kanker. Het doel is om het afweersysteem van de patiënt te versterken in de hoop dat het leidt tot herkenning en vernietiging van de tumor.

Een volgende stap is het inbrengen van een CRISPR-systeem in het lichaam. “Eerder dit jaar zijn er patiënten met genetische leverziekten behandeld. Het CRISPR-systeem wordt ingebracht en vervoerd in hele kleine bolletjes, zogeheten ‘nanoparticles’. Deze vinden met grote precisie de levercellen en leveren een Cas-eiwit af met een specifieke CRISPR-RNA gids, waarna het DNA van levercellen wordt aangepast.” Een grote technische sprong, volgens Van der Oost. Want wanneer er ook van die nanoparticles gemaakt kunnen worden voor andere organen, kunnen er veel meer ziektes behandeld worden.