Neue Methoden zur Erbgut-Veränderung könnten präziser und vielleicht sogar umkehrbar sein.
Wien. Forschung schreibt das Erbgut um: In dem jungen Wissenschaftsgebiet des Genome-Editing gelang es erst vor wenigen Wochen, eine Erkrankung in menschlichen Embryonen auszuschalten. Mit der Gen-Schere Crispr/Cas9 konnte ein US-Team erstmals eine Herzkrankheit, die durch die schadhafte Veränderung eines einzigen Gens verursacht wird, aus der Keimbahn entfernen.
Crispr/Cas9 gilt als die vielversprechendste Methode, um präzise Eingriffe im Erbgut vorzunehmen. Dabei wird die DNA mit dem Cas-Protein aufgeschnitten, was es ermöglicht, einzelne Gene einzufügen, zu entfernen, zu verändern oder zu reparieren. Das deklarierte Ziel ist, Menschen von schweren Erbkrankheiten zu befreien. Manche Experten geben jedoch zu bedenken, die Methode sei zu wenig präzise. Ethisch umstritten ist die Tatsache, dass die damit vorgenommen genetischen Veränderungen nicht rückgängig gemacht werden können. Zwei US-Teams berichten jedoch nun von neuen Ansätzen. Eine Methode soll präziser sein. Die andere könnte ermöglichen, dass gewisse Veränderungen doch wieder zurückgenommen werden könnten.
Enzyme auf direktem Weg
David Liu und seine Kollegen vom Howard Hughes Medical Institute in Chevy Chase, Maryland, schreiben mit einem Enzym das Genom um. Enzyme sind Katalysatoren, die chemische Reaktionen im Körper beschleunigen können. Der neue, eigens im Labor erzeugte Katalysator kann laut den Forschern die Basen-Paare der DNA tauschen - etwa von A-T auf G-C. Die vier Nukleinbasen bilden die Bausteine der DNA. Wenn ihre Buchstaben falsch angeordnet sind, erkranken wir.
Laut den Forschenden könnte das Enzym eines Tages dazu eingesetzt werden, schädliche Mutationen im Erbgut ganz gezielt in nützliche umzuschreiben, stellt das Team um David Liu im Fachmagazin "Nature" in Aussicht. "Die Crispr-Methode kann mit einer Schere verglichen werden, die die DNA aufschneidet, damit Fehler repariert werden können. Das Umschreiben der Basenpaare funktioniert eher wie ein Bleistift, der Teile des Erbguts neu zeichnet", wird Liu in einer Aussendung seiner Universität zitiert.
Während bei Crispr/Cas 9 die Zelle die durch den Schnitt entstandenen Lücken ganz alleine mit den erwünschten Sequenzen schließen muss, überlassen Basen-Editoren, wie die Forscher ihre Kreation nennen, nichts dem Zufall. Das Enzym repariert Schäden im Genom direkt vor Ort. Es stellt die erwünschte Basen-Anordnung her, ohne an der Doppelhelix der DNA zu schnipseln. Therapeutisches Ziel sind Punktmutationen, die mit schweren Erbkrankheiten zusammenhängen. Sichelzellenanämie und zystische Fibrose, genetisch bedingte Blindheit und metabolische Störungen werden mit Punktmutationen an Genen in Verbindung gebracht.
Proteine reparieren
Doch das ist nicht alles. Ein anderes Team hat eine neue Version der Crispr-Methode entwickelt. Sie zielt auf die Ribonukleinsäure RNA ab. Ähnlich wie die DNA besteht das Molekül aus vielen, aneinandergeketteten Bausteinen. Jeder von ihnen besteht wiederum aus vier Basen, allerdings in einer etwa anderen chemischen Zusammensetzung. Der kleine Unterschied macht die RNA chemisch aktiver als die DNA es ist. Das Molekül kann unterschiedliche Strukturen annehmen, ist aber weniger stabil und leichter abbaubar als der Erbgutträger. Zudem kann die RNA genetische Information speichern und Proteine antreiben. Im Körper ist sie für den Stoffwechsel zuständig.
Feng Zhang und seine Kollegen vom Broad Institute der Universität Harvard in Cambridge, Massachusetts, konnten die RNA in Zellen von Säugetieren gezielt verändern. "Das ermöglicht es, verlorene Protein-Funktionen wiederherzustellen. Damit könnten wir viele Krankheiten in fast allen Zellen heilen", erläutert Zhang im Fachjournal "Science". Das System namens "Repair" (Reparatur) könne Mutationen reparieren, ohne das Erbgut selbst angreifen zu müssen. Auch der Zeitpunkt kann gewählt werden - etwa das Entwicklungsstadium. Und der Eingriff könnte ungeschehen gemacht werden, denn der Körper baut die RNA von selbst ab. Ob das die ethischen Bedenken zerstreuen könnte? Laut den Forschern, ja.