CRISPR/Cas9 – Die Gen-Schere eröffnet ein neues Zeitalter in der Gentechnik

Die Gen-Schere CRISPR/Cas9 hat sich seit 2012 zum führenden Verfahren für das „Genom-Editing“ entwickelt und eröffnet ein neues Zeitalter in der Gentechnik.

Dabei wird ein Molekülsequenz aus RNA, das an einem bestimmten Abschnitt der DNA bindet, mit einem Enzym kombiniert, das an dieser spezifischen Stelle den DNA-Doppelstrang zerschneidet. Der entstandene Defekt wird dann von zelleigenen Enzymen repariert. Dabei können die beiden DNA-Enden meist direkt miteinander verbunden werden, was zu einer Verkürzung und zu einer Veränderung der Gensequenz führt. Das Besondere an der Gen-Schere CRISPR/Cas9 ist, dass man gleichzeitig den erwünschten Bereich des Genoms schneiden, aber auch ersetzen oder ausschalten kann. Des Weiteren können auch Nukleotide in einem Gen geändert werden.

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Die Entdeckung der Gen-Schere CRISPR/Cas9

Dieses revolutinäre Verfahren beruht auf eine bewährte Immunstratagie der Bakterien gegen virale Infektionen. Die Bakterien haben eine Methode entwickelt, fremde Gensequenzen aufzuspüren. Die von den Viren stammende DNA Sequenzen werden ins Genom integriert, wodurch die Bakterienzelle unwillkürlich neue Viren repliziert. Manche Bakterienarten haben im Laufe der Evolution die Fähigkeit entwickelt, diese segmentale virale DNA zu erkennen und enzymatisch aufzuspalten. Somit ist die Gefahr beseitigt, bevor die viralen Eindringlinge ins Genom der integriert werden können. Diese Funktionsmethode des Immunsystems wird CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) genannt.

 

Durch die Crispr/Cas9 Gen-Schere wird das genetische Material zum größten Experimentfeld

Das erste Indiez dieses aussergewöhnlichen Immunsystemkonzeptes war im Jahre 2007, als eine Yoghurt-Firma über ein Abwehrmechanismus der Bakterien gegenüber den Viren berichtet hatte.

Die erste wissenschaftliche Dokumentation zum Einsatz der Methode wurde erst 2012 durch eine Arbeitsgruppe um Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna veröffentlicht. Jennifer Doudna und ihre Kollegen haben gezeigt, dass man diese „Schere“ so programmieren kann, dass jeder beliebige DNA-Abschnitt des Genoms ausgeschaltet, entfernt oder ersetzt werden kann. Für die Nutzbarmachung dieses uralten Bakterien-Immunsystems als eine zuverlässliche, kostengünstige Gen-Editing-Technologie haben Emmanuell Charpantier und Jennifer Doudna 2015 den Breakthrough Preis 2015, -Oscars of Science- mit einem Preisgeld von 3 Millionen Dollar dotiert, erhalten. Diese Auszeichnung wird seit 1996 von der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Science vergeben.

Crispr/Cas9 Gen-Schere zieht weltweit Aufmerksamkeit auf sich

Seitdem etabliert sich dieses Verfahren zusehends im wissenschaftlichen Alltag. Seit 2014 steigt die Zahl der Publikationen, in den das Crispr System erwähnt werden, stetig. Die Anzahl der relevanten Publikatinen stieg von ein paar Hundert in 2014 auf ca. 3.600 im Jahre 2017. Täglich erscheinen Artikel über die Anwendung von CRISPR/Cas9 an Bakterien, Pilzen und verschiedenen Pflanzen. Mittlerweile sind sogar Anwendungs-Kits z.B. DIY Cripr Kits für die private Nutzung für ca. 140$ im Internet erhältlich. Somit ist diese revolutonäre Technologie jetzt schon erschwinglich.

Ethische Diskussionen um die Crispr/Cas9 Gen-Technologie

Diese neue Technologie wird unser aller Leben von Grund auf beeinflussen, dessen Ausmaß wir noch nicht einschätzen können. Der Vergleich dieser Revolution mit der Entwicklung  in Silicon Valley der 80´er und 90`er Jahre, scheint ziemlich angemessen zu sein. Hätten wir damals die heute möglichen Anwendungen in unserem Alltag ausmalen können.

Es werden über das Thema jetzt schon auf mehreren Plattformen Diskussionen geführt, wie unsere neue Zukunft aussehen könnte. Somit werden neben den unendlich erscheinenden Möglichkeiten auch die ethischen Grenzen dieser Technologie thematisiert. Darf man in die Natur, vor allem in die Natur der Menschen so tief eingreifen? Werden wir diese Technologie eines Tages neben den medizinischen Zwecken auch zur Modifikation unserer Körper benutzen wollen?

Es wird über den „Genetischen Plastischen Chirurgen“ und „Gen-Chirurgen“ geredet. Werden wir all diese Möglichkeiten ausschöpfen wollen? Die sozialen Schichten, die sich diese Behandlungen leisten können, werden sich somit noch weitere Vorteile erschaffen. Wollen wir hunderte Jahre lang leben, unsere Kinder genetisch gegen Krankheiten ausrüsten, intelligenter, schöner programmieren, bevor diese auf die Welt gekommen sind? Wie könnten solche Entwicklungen unser Sozialsystem und das Miteinanderleben beeinflussen?

Ein spannender neuer Zeitalter hat schon angefangen, welcher vielen noch nicht ganz bewußt ist. Der Einfluss der Crispr Technologie auf unser Leben wird erst in den nächsten Dekaden sich bemerkbar machen.