CRISPR/Cas9 — Technologiesprung zur Genschere (2)

Gen-Editing: Finden von CRISPRs und Zurechtschneiden

„CRISPRs … weisen … Sequenzähnlichkeiten auf. Ihr bemerkenswertestes Merk­mal sind sich wiederholende Spacer und direkte Wiederholungen. Dies macht CRISPRs leicht erkennbar in langen DNA-Sequenzen …”. [1]

„Eine sgRNA¹ … ist ein künstlich hergestelltes RNA-Molekül, um die Funktion von Cas9 in dem CRISPR/Cas-System zu steuern” [2].

„Ein ternärer Komplex ist ein Proteinkomplex, der drei verschiedene Moleküle enthält, die zusammengebunden sind.” [3].

„Die pre-crRNA wird während der Bearbeitungsphase der CRISPR/Cas-Immun­abwehr in crRNA (für CRISPR RNA) bearbeitet (die sogenannte post-trans­krip­tionelle Modifikation). Sie besteht hauptsächlich aus einer ‚Spacer’-Se­quenz, die komplementär zu einer bestimmten Target-DNA ist, aber auch aus einem Teil der Palindrom-Sequenz, die mit der tracrRNA … paaren kann.” [5]  Die künstlich hergestellte crRNA ist ein einziges RNA-Molekül. „Somit kann man einen Teil der sgRNA wunschgemäß ersetzen, so dass sie komplementär zu je­der beliebigen DNA-Sequenz ist, ohne ihre Fähigkeit zu beeinträchtigen, an Cas9 zu binden” [6]. Neuere Software-Tools wie DSSR [7] helfen, die räumliche Struktur von DNA- und RNA-Sequenzen herauszufinden, die für ihre biogeneti­sche Funktionsweise entscheidend ist.

„Forscher … können die ‚CRISPR-Sonden’ so programmieren, dass sie im Erb­gut jeden beliebigen Abschnitt suchen und schneiden. Genbausteine können entfernt oder ausgetauscht werden.” [8]

Erste Anwendungen

CRISPR/Cas wurde eingesetzt u.A. zum Abschalten von Genen in menschli­chen Zellen, Veränderungen von Hefen (zur Produktion von Bio-Treibstoff oder neuen Nahrungsmitteln) und von Moskitos, damit sie keine Malaria mehr ver­breiten, Genmodifikation von Pflanzeneigenschaften (statt konventioneller Züch­tung), sowie Heilung einer Patientin von genetisch bedingter Sichelzellen-Anämie [9].

Es gibt in den USA Firmen, die Genom-Editing bereits kommerziell anbieten oder die An­wendung planen. Bei einigen sanken zeitweise die Kurse, nachdem in einem Artikel die Präzision von CRISPR/Cas9 angezweifelt wurde. [10]

Forscher an der Cardiff Universität haben einen neuen Typ von Killer-T-Zellen entdeckt, deren Rezeptor fast alle menschlichen Krebstypen erkennt und die sie abtöten, aber die gesunden Zellen verschonen — was bisher in diesem Umfang für unmöglich gehalten wurde [11]. In einer Pilotstudie testeten US-Forscher mit der Genschere Crispr/Cas9 bei drei Patienten mehrfache Verände­rungen von T-Zellen (Immunzellen). Die modifizierten T-Zellen waren in den Patienten noch bis zu neun Monate in der Lage, Krebszellen abzutöten [12].

Es ist klar, dass solche direkten Eingriffsmöglichkeiten in die Erbsubstanz von Lebewesen ethische Fragen aufwerfen, allerdings weniger beim Einsatz zur Pflanzenzucht als bei Eingriffen in Genome höherer Lebewesen. „Der Neuro­wissenschaftler und Crispr-Pionier Feng Zhang warnt davor, die revolutionäre Technik der Genschere zur DNA-Veränderung von Embryonen zu missbrauchen. Zugleich hofft er, mit der Technik neue Formen von Arzneimitteltherapien ge­gen Krankheiten wie Krebs entwickeln zu können” [8]. Ein Genforscher in Chi­na, der die DNA von zwei Zwillingsschwestern in illegaler Weise manipuliert hatte, wurde zu drei Jahren Gefängnis verurteilt. China hatte die Forschung zur Gen-Manipulation von Embryos verboten[13].

Noch sind den Anwen­dungen in den meisten Län­dern gesetzlich enge Grenzen gesetzt. Die Diskus­sion ist im Gange [14]. Einen ausführlichen Kommentar gibt der Biologiefor­scher Santiago Gisler auf ntv [15].

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