Was wäre, wenn es einen Weg gibt das HIV Genom einfach aus dem menschlichen Genom herauszuschneiden? Was wäre, wenn man genetische Prädispositionen von z.B. Diabetes, Cystische Fibrose und vielen anderen mono- und polygenetischen Krankheiten durch einfache Veränderungen des Erbgutes reparieren könnte?
Es ist möglich, jedenfalls bald.
Das Werkzeug dafür nennt sich CRISPR/Cas9 („Krisper“ ausgesprochen)
CRISPR ist ein Akronym für „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats“, frei übersetzt „Regelmäßige Gruppen von kurzen palindromischen (Sequenz)wiederholungen mit Abstandhaltern“. Diese kurzen DNA-Sequenzwiederholungen (mit Zwischenräumen „spacer“) findet man in den Genomen von vielen Bakterien. CRISPR wurde schon in den 80ern von Wissenschaftlern entdeckt, aber erst viel später erkannte man, dass diese kurzen DNA-Sequenzen regelmäßig in bestimmten Abständen im Genom der Bakterien zu finden sind und denen von Viren-DNA gleichen. Vor allem von Viren, die Bakterien befallen und „krank“ machen und auch töten, sog. Bakteriophagen.(Bild)
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Bakteriophagen (grün) greifen Bakterium an und injizieren virale DNA
Heute weiß man, dass CRISPR eine Art von bakteriellem Immunsystem ist (ja, auch Bakterien haben ein Immunsystem!), das DNA-Sequenzen von Viren erkennt und diese aus dem eigenen Genom wieder entfernen kann und somit den Eindringling unschädlich macht.
Dieses Prinzip macht sich zum Beispiel die Lebensmittelindustrie zu Nutze. Es gibt eine dänische Firma, die ihren Streptococcus-Stamm, der dort für die Verarbeitung von Milchzucker eingesetzt wird, vor dem eigentlichen Einsatz gegen einen Bakteriophagen impft, indem man ihn dem Phagen eine bestimmt Zeit aussetzt, um kostspielige Produktionsausfälle zu vermeiden, die durch dieses „Bakterienvirus“ verursacht wurden. Die Bakterien speichern die genetische Information des Phagens und sind bei einem möglichen späteren Angriff immun.
Ein weiterer Part dieses Abwehr-Systems ist Cas („CRISPR – associated proteins), also Enzyme/Proteine die gezielt und präzise virale DNA zerschnippseln und zerhacken können, sodass das eindringenden Virus keine Chance hat. Cas9 ist am besten verstanden und stammt von Streptococcus pyogenes, ein Erreger der klassischen Halsentzündungen (Streptokokken-Infektion).
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Hier kann man nun die beiden Teile zusammenfügen: Cas9 ist ein Enzym, das DNA zer- bzw. ausschneiden kann und CRISPR ist eine Sammlung an DNA-Sequenzen, welche Cas9 vorgeben, wo genau geschnitten werden soll. Alles was Molekularbiologen tun müssen, besteht darin, Cas9 mit der richtigen Sequenz zu füttern, der sog. guide RNA (gRNA), und ZACK!, ist es möglich Stückchen von DNA-Sequenzen zu nehmen und wieder einzusetzen, wo man will.
Aktuell laufen Projekte, die sich das Ziel gesetzt haben bakterielle Resistenzmechanismen gegen Antibiotika durch CRISPR zu zerstören, indem Cas9 + gRNA mittels OMVs (Außenmembranvesikel von Bakterien) in pathogene Resistenzkeime wie ein „Trojanisches Pferd“ eingebracht wird um Multiresistente Keime wieder verwundbar zu machen. Eine chinesische Studie, die ein ambitioniertes Projekt verfolgt, das auf die effiziente Therapie eines bestimmten Typs von Lungenkrebs mittels CRISPR abzielt, ist hier sehr vielversprechend . Die Bandbreite für den Einsatz von CRISPR ist schier endlos und die Hoffnungen groß und man wird in Zukunft noch sehr viel über Erfolge hören.
http://www.nature.com/news/chinese-scientists-to-pioneer-first-human-crispr-trial-1.20302
