Genezen door CRISPR-Cas9

Wereldwijd lijden miljoenen mensen aan sikkelcelanemie. In de rode bloedcellen van patiënten hechten hemoglobinemoleculen aan elkaar. Daardoor krijgen de rode bloedcellen een sikkelvorm. De cellen zijn stijf en kunnen overal in het lichaam kleine bloedvaten verstoppen. Hevige pijnaanvallen zijn het gevolg. Medicijnen om de sikkelcelanemie te behandelen, bestaan niet. Beenmergtransplantaties kunnen helpen, maar zijn duur en niet zonder risico. Genezing leek onmogelijk.  

Opdrachten
1  Verklaar dat de levensverwachting van mensen met sikkelcelanemie lager is dan die van mensen zonder de aandoening.

2  Het lichaam breekt misvormde rode bloedcellen snel af. De afbraakproducten van hemoglobine (Hb) komen daarna in het bloedplasma terecht. Daardoor kleurt het oogwit van de patiënten geel. Welk afvalproduct leidt tot de gele kleur?

 3  Binas 67H2 Het Hb-molecuul is opgebouwd uit vier eiwitketens, 2α- en 2β-ketens. Mensen met sikkelcelanemie hebben een puntmutatie in het gen voor de β-keten. In de coderende streng is het triplet GAG veranderd in GTG.
Binas 71G Welke aminozuurverandering in de β-keten vindt door deze puntmutatie plaats?

4  Leg uit hoe een beenmergtransplantatie patiënten met sikkelcelanemie kan helpen.

Bekijk de video’s Can Crispr cure sickle cell disease? van 4.30-7.32 en  How gene editing is curing disease. Lees ook Crispr-gentherapie goedgekeurd in Verenigd Koninkrijk.
5  Foetaal Hb heeft geen β-ketens, maar γ-ketens. Hb-2α2γ heeft een grotere affiniteit voor O₂ dan (normaal) Hb-2α2β (Binas 83D).
Licht het belang van foetaal Hb voor het ongeboren kind toe.

6  Het gen BCL11A is direct na de geboorte werkzaam. Wat is de werking van het eiwit dat ontstaat als het gen BCL11A tot expressie komt?
A    Het eiwit breekt de γ-ketens af.
B    Het eiwit verhindert de transcriptie van het gen voor de γ-ketens.
C    Het eiwit stimuleert de vorming van extra γ-ketens.
D   Het eiwit breekt de nucleosomen af rond het gen voor de β-keten zodat het RNA-polymerase dit gen af kan lezen.

7  De arts Frangoul bedacht dat het gemakkelijker is om niet het β-Hb allel te herstellen, maar om het gen BCL11A in patiënten uit te schakelen. Beschrijf de toegepaste CRISPR-Cas9 methode en leg uit hoe deze ingreep tot geen of minder pijnaanvallen van de patiënten zal leiden.

8  Licht toe dat de toegepaste ingreep technisch gemakkelijker is dan het herstellen van het allel voor de β-keten in patiënten.

9  Het vervangen van de bloedstamcellen van de patiënt door gemodificeerde stamcellen waarin het BCL11A-gen is uitgeschakeld, is in een experimenteel stadium. Noem drie belemmeringen om de therapie op grote schaal toe te passen.

10  Licht toe dat artsen de CRISPR-Cas9 methode gemakkelijker kunnen toepassen bij bloedziekten (zoals sikkelcelanemie) dan bij hart- en vaatziekten.

11  Victoria Gray kreeg een behandeling met CRISPR-Cas9. Zij is nu al een paar jaar vrij van pijnaanvallen door sikkelcellen. Leg uit waarom artsen haar adviseren om een zwangerschap te voorkomen.

 

Bronnen
De specialist Crispr-gentherapie goedgekeurd in Verenigd Koninkrijk
Nature video Can Crispr cure sickle cell disease?
CNN Teen is one of the first ever to get his genes edited

 

Meer weten:
Nucleus medical media Treatment for sickle cell anemia
Real science How gene editing is curing disease 0.13-8.30

 

Wil je meer weten over onze biologie methode Nectar?

Naar website

Meer informatie over dit onderwerp kun je vinden in Nectar (edities 4 en 4.1) 6 vwo H18  Eiwitten