Mit CRISPR-Cas verteidigen sich Bakterien gegen Viren. In den letzten Jahren haben Gentechniker daraus eine Art Werkzeugkasten entwickelt.
Genau wie Fei Ann Ran vom Broad-Institute in Cambridge, Massachusetts, sind viele Wissenschaftler von den Möglichkeiten der neuen Technik begeistert.
"Das CRISPR-Cas-System basiert auf RNA-Molekülen. Die RNA erkennt hoch spezifisch eine bestimmte Region auf dem verwandten Erbmolekül DNA. Deshalb schneidet CRISPR-Cas die DNA viel präziser als andere Methoden: hoch effizient und gezielt."
Wie bei einem Textdokument im Computer können Wissenschaftler mit CRISPR-Cas das Erbgut eines Lebewesens redigieren. Sie können ausschneiden, austauschen, verändern und sogar neue Informationen einfügen.
Viren als Genfähren
Das funktioniert in Zellkulturen oder bei Embryonen problemlos. Um die Technik aber in der Gentherapie bei lebenden Tieren oder Menschen einzusetzen, brauchen die Forscher außerdem eine Genfähre. Sie ist notwendig, um dieses Werkzeug direkt in die Körperzellen zu transportieren, wo es dann die DNA bearbeiten kann. Besonders geeignete Genfähren sind Adeno Assoziierte Viren, kurz AAV, erklärt Fei Ann Ran.
"Viren vom Typ AAV sind sehr vielseitig. Sie dringen in verschiedene Zelltypen ein – und sind relativ ungefährlich. Das macht sie zu idealen Genfähren für die Gentherapie. Aber das CRISPR-Cas-System passt leider nicht in diese Viren hinein."
Das Problem ist die Gen-Schere. Das üblicherweise als Schere verwendete Enzym Cas 9 stammt aus Bakterien der Art Streptococcus pyogenes und ist einfach zu groß.
Fei Ann Ran und ihre Kollegen machten sich deshalb auf die Suche nach kleineren Scheren. Viele Bakterien besitzen solche Scheren, und die Forscher fanden die passende Cas 9-Schere bei Bakterien der Art Staphylococcus aureus - ein Hautbewohner, der bei gefährlichen Krankenhausinfektionen eine Rolle spielt.
Die Forscher packten diese kleinere Schere in die Genfähren hinein und spritzten sie in die Leber von Mäusen. Dort sollte die Schere bestimmte Zielgene ausschalten.
Die Forscher packten diese kleinere Schere in die Genfähren hinein und spritzten sie in die Leber von Mäusen. Dort sollte die Schere bestimmte Zielgene ausschalten.
"Eine Woche nach der Injektion waren bereits etwa 40 Prozent der Zielgene in der Leber der Tiere verändert. Und da diese Gene eine Rolle spielen im Cholesterol-Haushalt, veränderte sich die Cholesterolmenge im Blut der Tiere."
Gentherapien gegen verschiedenste Krankheiten
Der Cholesterolgehalt sank um etwa 40 Prozent. Das neue CRISPR-Cas-System hatte seine Wirksamkeit bewiesen. Nun können Gentherapien gegen die verschiedensten Krankheiten entwickelt werden, schwärmt Fei Ann Ran.
"Wir sind sehr begeistert über die Aussichten, die das neue Cas-Enzym für die Gentherapie verheißt. Es arbeitet ebenso exakt und zuverlässig wie sein Vorgänger. Gleichzeitig ist klein genug, sodass man es in Viren vom Typ AAV packen kann. Das macht es zu einem hervorragenden Kandidaten für die Gentherapie."
Mit jeder Verbesserung des Werkzeugkastens CRISPR-Cas entstehen neue Möglichkeiten, weiß Fei Ann Ran. Das gilt natürlich nicht nur für die Gentherapie an Körperzellen, sondern auch für die Keimbahntherapie an Eizellen, Spermien oder Embryonen. Dadurch könnte auch die Erbinformation eines Menschen grundsätzlich verändert werden. Der Mensch würde gezielt in seine eigene Evolution eingreifen.
"Technisch ist die Keimbahntherapie am Menschen machbar. Deshalb müssen wir diskutieren, ob und wenn ja unter welchen Umständen das Verfahren akzeptabel ist."
