PT-Magazin 03 2019

DNA-Lego
Ein neues, noch mächtigeres CRISPR-Tool:
Der Durchbruch zum Editieren des menschlichen Genoms?
PT-MAGAZIN 3/2019
Gesellschaft
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Anders als noch vor zwei Jahren
assoziieren heute nicht mehr viele
Menschen mit dem Begriff „CRISPR“ so
etwas wie einen Müsliriegel. Auch wenn
wenige wissen, dass sich dahinter der
schwierig verständliche Fachbegriff „clustered
regularly interspaced short palindromic
repeats“ verbirgt, was zunächst
nichts anderes beschreibt als bestimmte
Abschnitte sich wiederholender DNA-
Stücke im Erbgut von Bakterien, so muss
nicht mehr erklärt werden, dass es sich
dabei auch um ein mächtiges Tool für
das Editieren von Genen verbirgt. Was
vor wenigen Jahren noch ein kaum Aufmerksamkeit
erregendes Randgebiet der
Bakteriophagen-Forschung war und nur
einen sehr kleinen Zirkel von hoch spezialisierten
Biologen bewegte, hat sich
längst zu einem der bedeutendsten wissenschaftlichen
und technologischen
Durchbrüche dieses Jahrhunderts entwickelt,
mit einem gewaltigen revolutionären
Potential für Anwendungen in Medizin
und Humangenetik. Und unlängst hat
die neue Gentechnologie einmal mehr
gezeigt, dass sie noch für einige weitere
Überraschungen gut ist.
Die Entdeckung von CRISPR geht auf
die Erforschung von Phagen in den 1980er
Jahren zurück. Phagen sind Viren, die Bakterien
anfallen. Einmal mit ihnen infiziert,
ist es den Bakterien möglich, Teile der
viralen Fremd-DNA in ihre eigene DNA zu
integrieren, und zwar in Form wiederkehrender
kurzer Palindrome, die von anderen
Sequenzen unterbrochen wurden (ein
Palindrom ist eine Zeichensequenz, die
sich von vorne genauso liest wie von hinten,
wie beispielsweise der Name „Anna“).
Den Namen „CRISPR“ schlugen die Phagenforscher
Francisco Mojica und Ruud
Jansen im Jahr 2001 vor, als sie nach weiteren
unterbrochenen palindromischen
Wiederholungen in Gensequenzen
suchten, wie sie bei zahlreichen Phagen
bereits entdeckt worden waren. Der eingegliederte
DNA-Teil dient den Bakterien
zur Wiedererkennung: Sobald es Viren
mit dieser DNA erneut angreifen, identifizierten
die Bakterienzellen diese DNA
und können so Strategien zum Schutz
entwickeln. Zu diesem Zweck gesellt sich
zur CRISPR-DNA ein weiteres Enzym, ein
so genanntes „Cas“ („CRISPR-associated“)
– Protein Mit diesem lässt sich die
erkannte Gensequenz aufschneiden und
damit der Virus unschädlich machen. Von
solchen Cas-Proteinen hat Mutter Natur
eine ganze Reihe entwickelt, mit jeweils
sehr verschiedenen Graden von Effizienz,
wenn es darum geht, den Genstrang
aufzutrennen. Als besonders nützlich hat
sich eine Version erwiesen, die als „Cas9“
bezeichnet wird.
Um das Jahr 2012 herum erkannten
die Geningenieure, dass sich der zusammengesetzte
CRISPR/Cas9-Komplex
auch jenseits der Bakterienwelt sehr
gut zum Zwecke der Manipulation von
Genen (etwas harmloser auch als „Editieren“
von Genen bezeichnet) eignet.
Dabei funktioniert er wie Legobaustein-
Finder und Schere zugleich: Man stattet
ihn einfach mit einer Sequenz aus, die
genau komplementär zu der gewünschten
DNA-Zielsequenz ist, woraufhin der
Enzymkomplex die gewünschte Zielsequenz
in der DNA findet und genau
dort aufschneidet. Damit lässt sich an
dieser Stelle eine beliebige gewünschte
Gensequenz einbauen oder eine andere
ersatzlos entfernen. Diese Methode lässt
sich so bei nahezu allen Lebewesen zum
schnellen und genauen Schneiden und
Spleissen ihrer DNA einsetzen, bei Pflanzen,
Tieren, Bakterien sowie zuletzt auch
beim Menschen. Innerhalb von kürzester
Zeit hat CRISPR die Biologie transformiert
und ganz neue Wege zur Behandlung von
Krankheiten eröffnet.
Nun ist in den letzten Monaten auch
in der populären Presse sehr viel geschrieben
worden zu CRISPR, oft verknüpft mit
der Sorge, dass die Gentechnologie mit
dieser Technologie einen mächtigen
Hebel erhält, der ihre Möglichkeiten wie
Probleme noch einmal enorm vergrö-
WIR SEHEN DIE
ZUKUNFT VORHER,
WEIL WIR SIE ERFINDEN.
DREIHUNDERTFÜNFUNDSECHZIG.
PREISTRÄGER
2014
Ehrenplakette
2017