Ein neues Werkzeug zur Genbearbeitung, das schädliche Mutationen umkehren kann.

28. Oktober 2019

Derzeit ist das CRISPR-Cas9-System die am häufigsten verwendete Gentechnologie. Es funktioniert, indem es Doppelstrang-DNA-Brüche erzeugt, die zu mehreren Einfügungen und Löschungen führen können; sowohl in der Nähe der Schnittstelle als auch an anderen DNA-Sequenzen, die dem Zielgen ähneln. Es ist möglich, dass diese als „Off-Target-Mutationen“ bekannten Veränderungen schädliche Genbearbeitungen verursachen, die zu Krebs oder anderen Krankheiten führen.

Die geringe Wirksamkeit von CRISPR wurde auch in Studien an Menschen und Tieren nachgewiesen, da bei der gezielten Anwendung des Systems auf mehrere Zellen in der Regel nur ein geringer Anteil die gewünschte Genbearbeitung zeigt. Die Prime-Editing-Technik wurde daher entwickelt, um viele der Schwächen von CRISPR zu überwinden.

Der Prime-Editor funktioniert, indem er direkt einen DNA-Buchstaben in einen anderen umwandelt, ohne die Doppelhelix zu schneiden. Statt der oft verwendeten Scherenanalogie zur Beschreibung von CRISPR funktioniert Prime eher wie ein Textverarbeitungsprogramm. Der Editorkomplex enthält eine Leit-pgRNA, die sowohl das Zielgen als auch die gewünschte Änderung kodiert, ein katalytisch beeinträchtigtes Cas-9-Enzym, das den Schnitt am Ziel vornimmt, und das Enzym Reverse Transkriptase, das die neue Genänderung in die DNA kopiert.

Es gibt über 75.000 Mutationen, die Krankheiten bei Menschen verursachen können, und die Forscher schätzen, dass Prime-Editing 89 % von ihnen beheben kann. Die Fälle, in denen Prime-Editing unwirksam wäre, sind, wenn entweder ein ganzes Gen fehlt oder mehrere fehlerhafte Mutationen zu einer Krankheit beitragen. Die Forscher versuchten, mit Prime die genetischen Fehler umzukehren, die zwei häufige genetische Krankheiten in im Labor gezüchteten Zellen verursachen:

Die häufigste Form der Sichelzellenkrankheit wird durch eine Mutation von einem Buchstaben A zu einem Buchstaben T an einem bestimmten Punkt im Genom verursacht. Prime war in der Lage, die 3 Milliarden Basen im Genom zu durchsuchen, um das eine spezifische T zu finden und es wieder in ein A umzuwandeln.

Die Tay-Sachs-Krankheit wird durch die Einfügung von vier zusätzlichen Buchstaben im genetischen Code verursacht. Einmal mehr war Prime in der Lage, die überschüssigen Basen zu entfernen, um die Funktion der Zelle wiederherzustellen.

Obwohl Prime eindeutig ein erstaunliches Potenzial hat, haben Forscher und Wissenschaftler gewarnt, dass es noch ein weiter Weg ist, bis es in der Klinik eingesetzt werden kann. Die Herausforderung besteht nun darin, die Technologie zu verfeinern, damit sie hochspezifische Genbearbeitungen mit hoher Wirksamkeit durchführen kann. Auch Sicherheitsuntersuchungen müssen durchgeführt werden, um das Risiko möglicher nachteiliger Auswirkungen zu bewerten.