RNA statt DNA
Jetzt haben David Cox und seine Kollegen vom Broad Institute und Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen weiteren Durchbruch erzielt: Sie haben die Crispr-Genschere so modifiziert, dass sie nicht die DNA, sondern die RNA editieren kann. Sie spielt in unseren Zellen eine entscheidende Rolle als Mittler zwischen den Genen im Zellkern und der Produktion der von ihnen kodierten Proteine. Soll ein Gen abgelesen werden, wird von seiner Genabfolge eine exakte Kopie in Form eines RNA-Strangs hergestellt. Diese RNA wandert dann zu den im Zellplasma liegenden Ribosomen und dient dort als Blaupause für die Proteinproduktion. Der Clou dabei: Korrigiert man eine fehlerhafte Sequenz in dieser Boten-RNA, dann kann ein funktionsfähiges Protein erzeugt werden, ohne dass dafür ein Eingriff an der DNA nötig ist. Krankmachende Mutationen können so repariert werden, ohne dauerhafte und möglicherweise ethisch umstrittene Veränderungen des Erbguts.
Um eine solche RNA-Reparatur zu ermöglichen, haben Cox und seine Kollegen gezielt nach geeigneten Molekülen in der Cas13-Enzymgruppe gesucht. Von diesen Enzymen ist bekannt, dass sie an der RNA ansetzen und sie schneiden können. Im Enzym PspCas13b der Bakteriengattung Prevotella wurden die Forscher fündig. Sie modifizierten anschließend dieses Enzym so, dass es zwar punktgenau an die RNA bindet, aber sie nicht mehr schneidet. Dann verknüpften sie diese Enzymvariante mit einem Protein namens ADAR2, das die Base Adenosin in der RNA-Sequenz in Inosin umwandelt – eine Base, die als Guanin abgelesen wird. Das gesamte Konstrukt – “RNA Editing for Programmable A to I Replacement” oder kurz “REPAIR” – kann damit Punktmutationen korrigieren, bei denen im Gencode irrtümlich Adenosin statt Guanin eingesetzt wurde.
Reparatur ohne Eingriff ins Erbgut
Spannend ist dieses neue Reparatur-Werkzeug deshalb, weil dieser Tausch der Genbuchstaben G zu A im menschlichen Erbgut sehr häufig vorkommt und an vielen Erbkrankheiten beteiligt ist, wie die Forscher erklären. So kommt diese Mutation unter anderem bei der Duchenne-Muskeldystrophie vor, aber auch bei erblichen Formen der Epilepsie und von Parkinson. “REPAIR kann nun diese Mutationen korrigieren, ohne dass es das Genom verändert”, erklärt Cox. Wie gut ihr neues Reparatur-Werkzeuge funktioniert haben er und seine Kollegen bereits in Zellkulturen getestet. Dafür fügten die Forscher absichtlich verschiedene Guanin-zu-Adenosin-Mutationen ins Erbgut der Zellen ein und ließen REPAIR diese Fehler korrigieren. Das Ergebnis: REPAIR machte in 20 bis 40 Prozent der RNA den Fehler rückgängig. Gleichzeitig traten nur wenige sogenannte Off-Target-Effekte auf – an falscher Stelle vorgenommene Änderungen der Basenabfolge.
