DNA aanpassen- fictie of toch niet?

Vaak vragen mensen me wat voor baan ik heb. Dan vertel ik altijd vol plezier dat ik een student ben die wordt betaald om te leren, les te geven en om met bacterieel DNA te spelen.

28 juni 2018

Acht jaar geleden, op de dag van mijn diploma-uitreiking, vroeg een van mijn leraren mij: ‘Wat ga je in de toekomst doen?’ Dit was een enge vraag om te beantwoorden, maar ik zei, “Ik ga biotechnologie studeren aan de Universiteit van Wageningen in Nederland”, en als grap voegde ik daar nog aan toe dat ik in de toekomst mensen zou gaan klonen. Het publiek moest lachen, en iedereen (ik ook) wist dat dit niet ging gebeuren – Zo was ik als 18 jarige: klein, nerdy en veel te veel sci-fi spelletjes spelend.

Nu acht jaar later, 26 jaar oud, nog steeds klein, nog steeds nerdy, werk ik als promovendus (PhD) bij het laboratorium van Microbiologie in Wageningen. Ik ben nog geen mensen aan het klonen, maar ook het werk dat ik nu doe zou mijn jongere ik als science fiction beschouwen. Ik modificeer DNA van bacteriën en creëer genetisch gemodificeerde (aangepaste) organismen. Door het toevoegen of weghalen van verschillende genen kan je bijvoorbeeld een bacterie een groene fluorescerend kleur geven of laten produceren of ze afhankelijk maken van een bepaald stofje.

Mijn PhD concentreert zich op CRISPR, een immuunsysteem in bacteriën, dat deze verdedigt tegen virussen. Het CRISPR-systeem bestaat uit verschillende eiwitten die bekend staan als Cas-eiwitten. Wetenschappers hebben onlangs een van deze Cas-eiwitten, Cas9, uit de bacterie gehaald en in andere soorten cellen gestopt, zoals plantencellen of zelfs menselijke cellen. Ze hebben dit gedaan om het DNA van deze cellen te kunnen modificeren (aanpassen).

Enorm Word-document

Cas9 is goed in het vinden van een specifieke volgorde van DNA-sequentie en het knippen ervan. Om deze reden wordt cas9 gebruikt als hulpmiddel bij het modificeren van DNA. Jouw hele DNA, noemen we een genoom. De genen voor je haar of je oogkleur zijn slechts een klein deel van je genoom. Je kan je genoom zien als een ENORM Word-document. Als dit Word-document een fout of verkeerd gespeld woord bevat is er een defect aanwezig in jouw systeem, wat kan leiden tot genetische ziekten. Cas9 werkt net als de CTRL-F + CTRL-X knop van je Word-document. Je stuurt Cas9 door het invoeren van een woord en Cas9 vind je woord(CTRL-F) en knipt het uit het document (CTRL-X). Met een beetje hulp kan je lichaam het repareren.

Dit is in het kort hoe Cas9 werkt als een hulpmiddel bij het modificeren van DNA. In latere blogs leg ik het hele CRISPR-immuunsysteem verder uit, waarom het CRISPR wordt genoemd, ga ik dieper in op genoom modificatie en andere CRISPR toepassingen die tot nu toe zijn ontwikkeld. Een andere Faces of Science blogger, Nico Claassens, schreef eerder een blog geschreven over CRISPR. Lees meer hier Deze ontwikkelingen gaan gepaard met veel ethische bezwaren, daar wil ik het ook graag nog over hebben, de ethiek in CRISPR.

Had je mij acht jaar geleden gevraagd waar ik zou belanden, dan had ik zeker iets anders dan een PhD in CRISPR geantwoord. Maar ik had niet beter terecht kunnen komen dan bij dit verbazingwekkende, complexe immuunsysteem in bacteriën. Ik kan niet wachten om jullie hier meer over te vertellen.

Tot snel!

Modifying DNA – Science fiction or not?

When people ask me what I do for a living, I smile and tell them I’m a PhD student that gets paid to learn, to teach and to play around with bacterial DNA.

It was the day of my high school graduation. I got onto the stage to get my diploma, and after receiving my diploma, I got asked a question by a teacher on stage. “What will you do in the future, Wen?” It was a scary question to answer, but still, I answered with: “I will go study biotechnology at Wageningen University, in the Netherlands”. And as a joke, I added “Oh yeah, I will clone humans in the future”. The crowd laughed, and everyone, including me, thought it was silly. – That was me, 18 years old, short, nerdy and playing waaaaay too many sci-fi games.

Now, 8 years later, 26 years old, I am still short, still nerdy, and working as a PhD student at the Laboratory of Microbiology. I wouldn’t say that I am cloning humans, but I am doing something in my work that the old me would consider to be science fiction; I modify DNA and create genetically modified organisms. I modify DNA in bacteria on a daily basis, I can add or remove various genes in bacteria, make them produce a green fluorescent colour, or make them dependent on a certain compound to survive.
My PhD focusses on CRISPR, an immune system found in bacteria, which helps them defend themselves against viruses. The CRISPR system consists of different proteins, known as Cas proteins. Scientists have recently taken out one of these Cas proteins, Cas9, and have put it into other kinds of cells to edit their DNA. These cells can be bacterial cells, plant cells, and even human cells.

Huge Word document

Cas9 is really good at finding a specific DNA sequence and cutting it. Because of that, Cas9 was re-purposed as a genome editing tool. A genome, or your genome, is the whole DNA that defines you, the genes for your hair and eye colour are just a part of your genome. Now imagine that all this DNA, so your genome, is put into this HUGE word document. If this word document has an error or contains misspelled word, your system malfunctions and this can lead to genetic diseases. Cas9 is like the CTRL-F + CTRL-X buttons in the word document. You give Cas9 a guide, like typing the word in the CTRL-F window, and then Cas9 finds, CTRL-F, and cuts, CTRL-X. And by giving the correct word, our body can use it and paste it in, so CTRL-V.

This is very quick how Cas9 works as a genome editing application. In my later blogs, I will further explain the whole CRISPR immune system, why it’s called CRISPR in the first place, and a more in depth genome editing explanation and other CRISPR applications that have been developed so far. This is a technology that is raising a lot of ethical concerns, so in addition, I would like to dedicate a blog discussing ethics on CRISPR.

If you asked me back then where I think would I end up, it definitely would not have guessed that I would be a PhD in CRISPR, that amazing complex immune system in bacteria! I really can’t wait to tell you more about this immune system.
Until next time!
Wen