{"id":293,"date":"2022-08-15T14:36:00","date_gmt":"2022-08-15T14:36:00","guid":{"rendered":"https:\/\/buergeruni.hhu-blog.de\/?p=293"},"modified":"2023-03-14T14:31:29","modified_gmt":"2023-03-14T13:31:29","slug":"die-veraenderung-von-genen-eine-revolutionaere-entdeckung-im-einsatz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/buergeruni.hhu-blog.de\/index.php\/2022\/08\/15\/die-veraenderung-von-genen-eine-revolutionaere-entdeckung-im-einsatz\/","title":{"rendered":"Die Ver\u00e4nderung von Genen \u2013 eine revolution\u00e4re Entdeckung im Einsatz"},"content":{"rendered":"\n

von Alina Ostrowski, Leon Adolphs, Christos Rottkewitz und Franziska Ettler<\/em><\/p>\n\n\n\n

Vielleicht habt ihr vor einigen Jahren schon von den genver\u00e4nderten Zwillingen in China geh\u00f6rt, welche die Welt in Aufruhr versetzt haben. Hierbei soll der Wissenschaftler He Jiankui die Gene von Zwillingen so ver\u00e4ndert haben, dass sie immun gegen HIV seien<\/a>. Die Ver\u00e4nderung hat er mithilfe einer Genschere \u2013 CRISPR\/Cas9 \u2013 vorgenommen. Doch was ist CRISPR\/Cas9 \u00fcberhaupt und was haben sich ihre Entdecker*innen ausgerechnet beim E.coli Bakterium abgeschaut? Und wieso sind Forscher*innen auf der ganzen Welt von dieser Entdeckung so begeistert? Diese Fragen wollen wir im Folgenden beantworten.<\/p>\n\n\n\n

Das clevere Immunsystem von Bakterien<\/strong>
Bevor CRISPR\/Cas9 die biomedizinische Forschung revolutioniert hat, ihren Entdeckerinnen Jennifer Doudna und Emmanuelle Carpentier den Chemie-Nobelpreis einbrachte und die Herzen von Biohackern<\/a> h\u00f6herschlagen lie\u00df, wussten andere um ihre besonderen F\u00e4higkeiten. Die Rede ist von Bakterien. L\u00e4ngst war die Genschere Teil ihres Immunsystems, um sich gegen eine Virusinfektion verteidigen zu k\u00f6nnen. Als Forscher*innen in den 1980er Jahren diese Sequenzen in der DNS von Bakterien zum ersten Mal beobachteten, wunderten sie sich und beschrieben diese als \u201eclustered regularly interspaces short palindromic repeats\u201c kurz CRISPR.

Bakterien selbst k\u00f6nnen von Viren befallen werden. Um sich vor diesen zu sch\u00fctzen, setzen sie CRISPR\/Cas, also ihre nat\u00fcrliche Genschere ein. Dies geschieht folgenderma\u00dfen: Sobald das Virus in das Bakterium eingedrungen ist, schneidet das Bakterium ein St\u00fcck der DNS des Virus heraus und baut diese DNS-Sequenz in einen bestimmten Abschnitt seiner eigenen DNS ein. Dieser arbeitet wie ein DNS-Archiv: Sollte das Virus erneut versuchen, das Bakterium zu befallen, erkennt das Bakterium dieses mithilfe der zuvor gespeicherten DNS-Sequenz. An den CRISPR-Abschnitt ist das Cas-Protein gekoppelt. Cas steht f\u00fcr \u201ecrispr assoziiertes Protein\u201c und ist ein Enzym, welches DNS-Str\u00e4nge schneiden kann. Es gibt zwar verschiedene Cas-Proteine (z.B. Cas1, Cas2), am h\u00e4ufigsten wird allerdings mit dem Protein Cas9 gearbeitet.

Nachdem also der CRISPR-Abschnitt das Virus erkannt und gefunden hat, setzt sich das Protein Cas9 an die entsprechende Stelle in der Virus-DNS und schneidet dort zielgenau. Durch den Schnitt wird das Virus unsch\u00e4dlich gemacht.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Chancen und Risiken von CRISPR\/Cas9<\/strong>
Obwohl CRSIPR\/Cas9 die bekannteste Genschere ist und viele sicherlich schon mal davon geh\u00f6rt haben, ist sie nicht die einzige und nicht die erste Genschere. Grund f\u00fcr ihre Bekanntheit sind nicht zuletzt ihre Vorteile gegen\u00fcber den anderen Genscheren und die Hoffnungen, die mit diesen Vorteilen verbunden sind. So ist CRISPR\/Cas9 im Vergleich zu anderen Genscheren nicht nur kosteng\u00fcnstiger und schneller, auch kann sie eine deutlich geringere Fehlerquote, als ihre Vorg\u00e4nger, TALEN und die Zinkfinger- Nuklease<\/a> vorweisen.

Doch auch wenn CRISPR\/Cas9 die St\u00e4rken seiner Vorg\u00e4nger-Verfahren optimiert und deren Schw\u00e4chen in vielerlei Hinsicht \u00fcberwinden kann, bleiben auch hier gravierende Risikoquellen bestehen: Die Off-Target-Effekte<\/a> und On-Target-Effekte<\/a>. Bei Off-Target-Effekten findet eine ungewollte Ver\u00e4nderung an der falschen Stelle in der DNS statt. Wohingegen bei On-Target-Effekten die Ver\u00e4nderung an der richtigen Stelle in der DNS stattfindet, dennoch nicht in dem gew\u00fcnschten Ausma\u00df bzw. nicht mit den gew\u00fcnschten Konsequenzen. Auch kann es nach dem Einsatz von CRISPR\/Cas9 dazu kommen, dass nicht alle Zellen im genedititertem Embyro den gew\u00fcnschten Effekt aufweisen. Tritt dies ein, spricht man von einem Mosaik.

Trotz alledem bleibt CRISPR\/Cas9 eine pr\u00e4zise, kosten- und zeitsparende Alternative zu herk\u00f6mmlichen Genscheren, die sich vielf\u00e4ltig einsetzen l\u00e4sst. Die eben genannten Nachteile tragen zu einem realistischeren Bild von der Genschere bei, was einer oftmals sensationalistischen Berichterstattung \u00fcber sie entgegengestellt werden kann. Auch gibt die Auseinandersetzung mit den technischen Risiken der Genschere den Weg f\u00fcr die k\u00fcnftige Forschung mit und an CRISPR\/Cas9 vor.<\/p>\n\n\n\n

Die Zukunft der Gentechnik?<\/strong>
Nun habt ihr hoffentlich ein Verst\u00e4ndnis davon, wie CRISPR\/Cas9 funktioniert. Doch wo l\u00e4sst sich die Genschere einsetzen? Der Name verr\u00e4t es schon: Eine Genschere kann \u00fcberall da zum Einsatz kommen, wo Gene editiert werden sollen. Gene haben nicht nur wir Menschen, sondern z.B. auch Bakterien, Pflanzen und Tiere. Daher gibt es nicht nur Forschung zum Einsatz von CRISPR\/Cas9 bei Menschen, sondern auch bei Nutzpflanzen-und Tieren.
Gehen wir zuerst auf die Zukunftsperspektive von CRISPR\/Cas9 bei den Nutzpflanzen ein. Beispielsweise ist es deutschen Forscher*innen bereits gelungen, die Schoten von Raps fester zu machen, sodass man im allgemeinen weniger Ernteverluste verzeichnen konnte. Dies ist nur ein Beispiel daf\u00fcr, wie durch den Einsatz von CRISPR\/Cas9 den mit dem Klimawandel einhergehenden Herausforderungen f\u00fcr Nutzpflanzen begegnet werden kann \u2013 ohne dabei auf Pestizide zur\u00fcckgreifen zu m\u00fcssen.

Bei Nutztieren gibt es eine Reihe von Forschungsprojekten, in denen das Ziel verfolgt wird, Nutztiere resistenter gegen verschiedene Krankheiten zu machen. Analog zur angestrebten Reduktion vom Einsatz von Pestiziden bei Nutzpflanzen, wird bei der Forschung zu Nutztieren das Ziel verfolgt, den Einsatz von Antibiotika zu reduzieren.

Auch bei Menschen w\u00e4re der Einsatz von CRISPR\/Cas9 zu therapeutischen Zwecken denkbar. So setzen viele von der neurodegenrativen Krankheit Chorea Huntington Betroffene ihre Hoffnungen in therapeutische Verfahren, bei denen CRISPR\/Cas9 zum Einsatz kommen k\u00f6nnte. Ziel eines solchen therapeutischen Verfahrens w\u00e4re es, die Vererbung der Krankheit von Eltern an ihre Kinder zu unterbinden. Da die Huntington-Krankheit sehr gut erforscht ist, wei\u00df man mittlerweile sehr genau, in welchem Abschnitt auf der DNS CRISPR\/Cas9 man schneiden m\u00fcsste, um den Embryo von betroffenen Paaren von der Huntington-Krankheit zu heilen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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