ENGINEERINGNET.BE - Het zelfvernietigingsmechanisme behoort tot het bacteriële immuunsysteem CRISPR-Cas dat wetenschappers al ruim tien jaar breed toepassen in onderzoek. Dat verdedigingssysteem komt voor in ongeveer de helft van de bacteriën, en bestaat in allerlei vormen en maten.
Het nieuw ontdekte systeem activeert zelfvernietiging zodra het een binnendringend virus detecteert. Normaal gesproken gebruikt zo’n virus de bacterie als een productiefabriek om meer virussen te maken. Door zichzelf op te offeren, voorkomt de bacterie een uitbraak.
Zodra een virus zijn genetisch materiaal in een bacterie injecteert, slaat het immuunsysteem alarm. “Dit specifieke immuunsysteem van de oceaanbacterie onderscheidt DNA of RNA van een virus van zijn eigen genetische materiaal”, aldus Raymond Staals, universitair hoofddocent aan de Wageningse universiteit.
Toen Staals dit mechanisme dertien jaar geleden voor het eerst bestudeerde, ontdekte hij dat dit CRISPR-Cas-systeem RNA knipt. Onlogisch, want virussen maken steeds nieuw RNA aan.
Nu blijkt dat de RNA-schaar slechts een stap in het hele immuunsysteem is. Uiteindelijk activeert het immuunsysteem enzymen die ongecontroleerd essentiële biomoleculen vernietigen: RNA, DNA en eiwitten. Die vernieling van binnenuit overleeft de bacterie niet.
“Wat dit hele systeem zo mooi maakt, zijn de controleposten erin”, zegt Staals. “Daardoor drukt de bacterie niet per ongeluk op die zelfvernietigingsknop.”
De truc is een moleculair domino-effect met zogenoemde feedbackloops die het proces regelen. De domino’s beginnen te vallen wanneer de bacterie een indringer detecteert. Hij maakt dan signaalstoffen die andere eiwitten aanschakelen.
Op hun beurt activeren zij dan ‘de grote vernietiger’. Tijdens dat proces breekt de cel ook continu gemaakte stofjes af. Daarmee verbreekt hij het domino-effect.
Het zelfvernietigingsproces vervolgt dan alleen als de bacterie vreemd RNA of DNA blijft herkennen. Zo voorkomt de bacterie dat een vals alarm leidt tot zelfvernietiging.
De precisie van dit nieuw ontdekte CRISPR-Cas-systeem maakt het ideaal voor de ontwikkeling van diagnostische tests voor ziekten. In samenwerking met TNO en Staals’ spin-off bedrijf Scope Biosciences werken Wageningse onderzoekers de komende jaren aan de ontwikkeling van diagnostische tests.
Daarmee willen ze tests ontwikkelen die meerdere doelwitten, bijvoorbeeld ziekten, tegelijk detecteren en eenvoudig af te lezen zijn. Vanaf maart pakt een promovendus dat project op. Staals verwacht de eerste diagnostische test in 2025 in handen te hebben.
