CRISPR soll defekte Gene an- und ausschalten

Funktioniert CRISPR auch ohne Genschere? Dieser Frage geht die Autorin in ihrem nachstehenden Artikel nach:

CRISPR heißt jene Genschere, mit der DNA-Teile entfernt und ersetzt werden
können. Aber nicht ohne Nebenwirkungen, denn ihr Einsatz bringt oftmals
Mutationen im Genom mit sich. Jetzt wollen Forscher einen Weg gefunden
haben, um diese zu umgehen: CRISPR soll defekte Gene einfach an- und
ausschalten.

Gene ein- und ausschalten statt zerschneiden?

Wenn wir das Verhalten eines Gens verändern wollen, wozu müssen wir es dann
zerschneiden? Diese Frage haben sich Wissenschaftler vom Salk-Institut, eine
Kaderschmiede für moderne Biowissenschaften, gestellt. Ihr Ergebnis: Die
Genschere CRISPR könne doch einfach umgebaut werden – zu einem molekularen
Schalter. Dieser soll Gene einfach an- sowie ausschalten können, anstatt
defekte DNA herauszuschneiden und durch gesunde zu ersetzen. Diesen neuen
Ansatz veröffentlichte das Team aus Kalifornien vor Kurzem im Fachjournal
Cell.

Bisher gilt CRISPR, die Hoffnung der Biochemie, als eine Art
Allzweck-Genschere, die zusammen mit zwei einfachen Molekülen jede
gewünschte DNA-Stelle findet. Die Grundlage des Scherenschnitt-Systems
bildet ein Enzym namens Cas9 aus Bakterien, das mithilfe eines kurzen
Moleküls (RNA) an seine Ziel-Sequenz im DNA-Strang geführt wird. Dort
schneidet das Enzym die DNA. Dabei können Gene zerstört oder gewünschte
Sequenzen eingefügt werden.

Bisheriges Verfahren mit Nebenwirkungen?

Diese präzise und schnelle Methode gilt als Hoffnung der Biochemie, mit der
in Zukunft zahlreiche Erbkrankheiten ausgelöscht werden könnten. Doch immer
wieder zeigen jüngste Forschungen, dass CRISPR nicht immer ohne
Nebenwirkungen schneidet. Erst im Mai dieses Jahres etwa veröffentlichte das
Fachblatt Nature Methods eine Untersuchung, die dies belegen will: Mediziner
der Columbia University haben Mäuse, die an genetisch bedingter Blindheit
litten, mittels CRISPR wieder zum Sehen verholfen. Doch die Korrektur des
defekten Gens führte zu etwa 1500 unerwarteten Mutationen.

„Die jüngste Revolution in Sachen zielgenaues Gen-Editing hat der
Wissenschaft und Medizin neue Türen geöffnet“, zitiert Gizmodo einen
Ko-Autoren der aktuellen Studie des Salk-Instituts. „Dadurch, dass der
Doppelstrang durchschnitten wird, ist die Gefahr aber groß, dass es zu
ungewollten Mutationen kommt. Da man diese Möglichkeit einfach in Betracht
ziehen muss, wird es schwer, diese Technologie am Menschen einzusetzen.“

Neue Technik sicherer?

Daher haben die Wissenschaftler des Salk-Instituts zwar weiter mit CRISPR
experimentiert, aber eben ohne die Scherenfunktion anzuwenden. Die Such- und
Andock-Funktion bleibt aktiv, das Schneide-Enzym Cas9 wird stillgelegt.
Stattdessen sollen molekulare Schalter bestimmte Gene an- oder ausschalten
können. Dieser Ansatz führte letztlich zur Entwicklung einer epigenetischen
Editing-Technologie. Soll heißen, dass die DNA-Sequenzen nicht verändert - und so Mutationen verhindert werden.

Um das zu erzielen, legten Wissenschaftler das Cas9-Enzym still und
schickten das neue CRISPR-System, aufgeteilt auf zwei Viren, los. Sie
bringen den modifizierten Crispr/Cas-Komplex gemeinsam zum Wirkungsort: zur
DNA in den Zellen. Das erste Virus liefert die Grundlagen zur Herstellung
des Cas9-Enzyms. Das zweite Virus trägt die sogenannte Guide-RNA – die
Zielinformation, an welches Gen sich das System andocken soll. Außerdem
liefert es den molekularen Schalter, der die Aktivität des Zielgens steuern
soll. „Letztlich haben wir die modifizierte Guide-RNA verwendet, um einen
Transkriptionsaktivator samt Cas9 an die Region des Genoms zu liefern, an
der wir interessiert sind", schreibt Ko-Autor Hsin-Kai Liao.

Erste Erfolge im Tiermodell

Laut Studie hat dieser Ansatz erste Erfolge bei Tierversuchen gezeigt: So
sollen Mäuse von Diabetes und Nierenerkrankungen geheilt worden sein und bei
Nagern mit Muskeldystrophie soll sich der Zustand verbessert haben. Bislang
konnten die Forscher bei dieser Technik keine unerwünschten Nebenwirkungen
oder Mutationen feststellen. Weitere Tests sollen folgen.

(Autorin: Cindy Michel )

Quelle:
wired.de vom 08.12.2017

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Zuletzt geändert am 19.12.2017 15:26