Met behulp van DNA-bewerkingsmethode CRISPR hebben onderzoekers ‘s werelds eerste genetisch gemodificeerde reptielen gemaakt: vier albino-hagedissen. De doorbraak kan helpen bij allerlei toepassingen, van het bestuderen van menselijke oogaandoeningen tot het aanpakken van invasieve diersoorten.
Het sleutelen aan dierlijk DNA kan erg nuttig zijn. Zo hebben aanpassingen in het genoom van muizen en zebravissen geleid tot medische doorbraken. Maar met de huidige labdieren kunnen we niet alle aandoeningen bestuderen. Een voorbeeld daarvan zijn zichtproblemen bij mensen met albinisme. De genetische varianten die albinisme veroorzaken, beïnvloeden ook de ontwikkeling van een groefje in het netvlies – op de plek waarmee we het scherpst kunnen zien. Muizen en zebravissen hebben dit groefje niet, maar hagedissen wel.
Tot nog toe waren we echter niet in staat om het DNA van een reptiel te veranderen, omdat de bewerkingstechnieken die bij andere dieren effectief zijn, niet goed werken voor eierleggende dieren.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
Perfecte timing
Bioloog Douglas Menke van de Amerikaanse universiteit van Georgia bracht daar met zijn team verandering in. De onderzoekers verdoofden vrouwelijke bruine anolis- hagedissen (Anolis sagrei) en injecteerden de CRISPR-genoombewerkingsmachinerie rechtstreeks in de eieren die zich in hun eierstokken ontwikkelden.
Het is cruciaal om de eieren in precies het juiste stadium van ontwikkeling te injecteren. Gebeurt het te vroeg, dan werkt de techniek niet goed. Maar gebeurt het te laat, dan is de kans groot dat belangrijke structuren in het ei beschadigd raken.
De onderzoekers kozen ervoor om albino-hagedissen te maken. Daar hadden ze twee redenen voor. Ten eerste is een gebrek aan pigment gemakkelijk te zien. De onderzoekers zagen dus meteen of de genbewerking was geslaagd. Daarnaast wil teamlid Jim Lauderdale met gemodificeerde hagedissen onderzoeken hoe albinisme de ontwikkeling van ooggroefjes beïnvloedt.
Prestatie
In eerste instantie lukte het de onderzoekers om het DNA in 9 van 146 geïnjecteerde eieren te bewerken. Het team zegt dat het de behandeling inmiddels efficiënter heeft gemaakt.
‘Dit is een enorme prestatie’, zegt Maria Antonietta Tosches van het Duitse Max Planck-instituut voor hersenonderzoek. Zij heeft eerder geprobeerd om een andere hagedissoort te modificeren. ‘Ik weet hoe moeilijk het is.’
Bruine anolis- hagedissen staan centraal in veel evolutieonderzoeken, omdat ze zich snel aanpassen en tot honderden verschillende soorten hebben ontwikkeld. Menke hoopt dat hij via DNA-bewerking beter kan begrijpen hoe de beestjes dit voor elkaar hebben gekregen.
Gene drive voor reptielen
Het team denkt dat de techniek effectief is voor alle soorten reptielen, van hagedissen en schildpadden tot slangen en krokodillen. ‘Ik denk zeker dat dezelfde aanpak zou werken’, zegt Menke.
De techniek kan de deur openen naar het gebruik van gene drives in probleemreptielen, zoals de Birmaanse python. Dit dier leefde oorspronkelijk niet in Florida, maar is zich daar nu enorm snel aan het verspreiden. Met een gene drive kunnen zulke invasieve organismen snel worden uitgeroeid.
Wereldwijd werken verscheidene onderzoeksgroepen aan gene drives om ziekteverspreidende dieren, zoals muggen, uit te roeien. Het idee om dezelfde aanpak te gebruiken om invasieve soorten te vernietigen, is een stuk controversiëler.
Vogels
Menke denkt dat zijn methode mogelijk ook werkt op vogels, die evolutionair gezien ook een soort reptielen zijn. Andere teams hebben al eerder genetisch gemodificeerde vogels gecreëerd, onder meer door de CRISPR-techniek in te zetten, maar de gebruikte methoden waren tot nog toe erg complex.
‘Het proces is zeer bewerkelijk’, zegt Tosches. Maar ze is er niet zeker van dat de nieuwe methode ook zal werken bij vogels. ‘Dat moeten we afwachten.’
Bij reptiel- en vogelsoorten die slechts één keer per jaar eieren leggen, zal het extra moeilijk zijn om de juiste timing te realiseren. De bruine anolis legt één ei per week, wat betekent dat er op elk moment ontwikkelende eieren in haar eierstokken zitten.
