How CRISPR lets you edit DNA - Andrea M. Henle

Translator: Thomas Bedin Reviewer: Martin Hassel

From the smallest single-celled organism

Fra den minste encellede organismen

to the largest creatures on earth,

til de største skapninger på jorda

every living thing is defined by its genes.

– er alle er definert av genene sine.

The DNA contained in our genes acts like an instruction manual for our cells.

Genene våre er som en bruksanvisning for cellene i kroppen.

Four building blocks called bases are strung together in precise sequences,

Byggesteinene er fire baser, knyttet sammen i en bestemte rekkefølger,

which tell the cell how to behave

med beskjeder om hva cellene skal gjøre

and form the basis for our every trait.

og hvilke egenskaper vi skal få.

But with recent advancements in gene editing tools,

Men med nye teknikker for å redigere genene,

scientists can change an organism’s fundamental features in record time.

kan forskere endre organismenes egenskaper på rekordtid.

They can engineer drought-resistant crops

De kan lage vekster som tåler tørke,

and create apples that don’t brown.

og epler som ikke blir brune.

They might even prevent the spread of infectious outbreaks

De kan forhindre utbrudd av smittsomme sykdommer

and develop cures for genetic diseases.

og utvikle kurer mot genetiske sykdommer.

CRISPR is the fastest, easiest, and cheapest of the gene editing tools

CRISPR er den raskeste, letteste og billigste metoden for genredigering

responsible for this new wave of science.

og har skapt et nytt tilskudd til vitenskapen.

But where did this medical marvel come from?

Hvor kom dette medisinske vidunderet fra?

How does it work?

Hvordan fungerer det?

And what can it do?

Hva kan det brukes til?

Surprisingly, CRISPR is actually a natural process

CRISPR er faktisk en naturlig prosess

that’s long functioned as a bacterial immune system.

som stammer fra immun- forsvaret til bakterier.

Originally found defending single-celled bacteria and archaea

Når bakterier og erkebakterier forsvarer seg

against invading viruses,

mot virusangrep,

naturally occurring CRISPR uses two main components.

bruker naturlig forekommende CRISPR to hoveddeler.

The first are short snippets of repetitive DNA sequences

De første er små biter av gjentakende DNA-sekvenser

called “clustered regularly interspaced short palindromic repeats,”

kalt “clustered regularly interspaced short palindromic repeats,”

or simply, CRISPRs.

eller CRISPR.

The second are Cas,

De andre er Cas,

or “CRISPR-associated” proteins

en type RNA-molekyler

which chop up DNA like molecular scissors.

som klipper opp DNA.

Når et virus trenger inn i en bakterie,

When a virus invades a bacterium,

Cas proteins cut out a segment of the viral DNA

klipper Cas-proteinet ut en bit av virus-DNAet

to stitch into the bacterium’s CRISPR region,

og limer det inn i CRISPR- området til bakterien

capturing a chemical snapshot of the infection.

noe som gir en kjemisk øyeblikksbilde av infeksjonen.

Those viral codes are then copied into short pieces of RNA.

Disse virusoppskriftene blir kopiert over til små RNA-biter.

This molecule plays many roles in our cells,

RNA spiller en viktig rolle i mange av cellene våre,

but in the case of CRISPR,

når det gjelder CRISPR,

RNA binds to a special protein called Cas9.

binder RNA seg til et spesielt protein som heter Cas9.

The resulting complexes act like scouts,

Disse kompleksene virker som speidere,

latching onto free-floating genetic material

og fester seg til fritt DNA

and searching for a match to the virus.

og leter etter virus med likt DNA

If the virus invades again, the scout complex recognizes it immediately,

Om viruset angriper på nytt, vil speider- komplekset kjenne det igjen umiddelbart,

and Cas9 swiftly destroys the viral DNA.

og Cas9 ødelegger virus-DNAet.

Lots of bacteria have this type of defense mechanism.

Mange bakterier har denne forsvarsmekanismen.

But in 2012, scientists figured out how to hijack CRISPR

I 2012 klarte fant forskere ut hvordan de kunne tjuvkoble CRISPR

to target not just viral DNA,

slik at det ikke bare kunne finne virus-DNA

but any DNA in almost any organism.

men et hvilket som helst DNA i en hvilken som helst organisme.

With the right tools,

Med de rette verktøyene

this viral immune system becomes a precise gene-editing tool,

blir dette forsvaret mot virus et nøyaktig verktøy for genredigering

which can alter DNA and change specific genes

som både kan endre DNA og endre spesifikke gener

almost as easily as fixing a typo.

like lett som det er å rette opp skrivefeil

Here’s how it works in the lab:

Slik foregår det på laben:

scientists design a “guide” RNA to match the gene they want to edit,

Det blir laget et guide-RNA som er likt med genene vi vil redigere.

and attach it to Cas9.

Guiden festes til Cas9.

Like the viral RNA in the CRISPR immune system,

Akkurat som virus-RNA i CRISPR immunforsvaret,

the guide RNA directs Cas9 to the target gene,

leder guide-RNAet Cas9 til genet som skal endres,

and the protein’s molecular scissors snip the DNA.

og de molekylære saksene klipper opp DNAet.

This is the key to CRISPR’s power:

Kraften bak CRISPR er:

just by injecting Cas9 bound to a short piece of custom guide RNA

ved i sprøyte inn Cas9 bundet til en bit standard guide-RNA

scientists can edit practically any gene in the genome.

kan forskerne redigere hvilket som helst gen i genomet.

Once the DNA is cut,

Straks DNAet er klippet opp

the cell will try to repair it.

vil cellen forsøke å reparere det.

Typically, proteins called nucleases

Proteiner, nukleaser,

trim the broken ends and join them back together.

stusser ødelagte ender og fester dem sammen igjen.

But this type of repair process,

Denne reparasjonsprosessen,

called nonhomologous end joining,

ikke-homolog endebinding,

is prone to mistakes

er utsatt for feil

and can lead to extra or missing bases.

og kan gi ekstra eller for få baser.

The resulting gene is often unusable and turned off.

Resultatet blir ofte et gen som er ubrukelig, og det skrus av.

However, if scientists add a separate sequence of template DNA

Hvis vi tilsetter en egen sekvens med en DNA-kopi

to their CRISPR cocktail,

til CRISPR-blandingen,

cellular proteins can perform a different DNA repair process,

kan proteiner i cellene reparere DNA på en annen måte,

called homology directed repair.

homolog rekombinasjon.

This template DNA is used as a blueprint to guide the rebuilding process,

Da blir en DNA-kopi blir brukt som en mal i gjenoppbyggingen,

repairing a defective gene

når det ødelagt genet repareres

or even inserting a completely new one.

eller for å sette inne et helt nytt ett.

The ability to fix DNA errors

Evnen til å reparere feil i DNA

means that CRISPR could potentially create new treatments for diseases

betyr at CRISPR potensielt kan brukes i behandling av sykdommer

linked to specific genetic errors, like cystic fibrosis or sickle cell anemia.

som er koblet til genfeil, som cystisk fibrose eller sigdcelleanemi.

And since it’s not limited to humans,

Bruksmulighetene er uendelige,

the applications are almost endless.

og ikke bare på mennesker.

CRISPR could create plants that yield larger fruit,

CRISPR kan gi planter med større frukter,

mosquitoes that can’t transmit malaria,

mygg som ikke overfører malaria,

or even reprogram drug-resistant cancer cells.

eller omprogrammere kreftceller som har blitt resistente mot medisinen.

It’s also a powerful tool for studying the genome,

Det er også et godt verktøy for å studere genomet,

allowing scientists to watch what happens when genes are turned off

ved at forskerne kan se hva som skjer når gener skrus av og på

or changed within an organism.

eller når de blir endret.

CRISPR isn’t perfect yet.

CRISPR er ikke perfekt ennå.

It doesn’t always make just the intended changes,

Det er ikke alltid det vi ønsker som skjer,

and since it’s difficult to predict the long-term implications of a CRISPR edit,

og det er vanskelig å forutsi langtidseffektene av CRISPR-redigering.

this technology raises big ethical questions.

Derfor er det knyttet etiske spørsmål til bruken.

It’s up to us to decide the best course forward

Det er opp til oss å bestemme veien videre

as CRISPR leaves single-celled organisms behind

når CRISPR nå tar steget fra en-ellede organismer

and heads into labs, farms, hospitals,

over til laber, gårder, sykehus

and organisms around the world.

og organismer over hele verden.