Unzählige Punkte, die miteinander verbunden sind: Dieses abstrakte Muster zeigt Gene, die miteinander agieren. Jeder Punkt steht dabei für ein Gen, jede Linie für eine Wechselwirkung. Mit der Crispr/Cas-Methode können Forscher inzwischen in dieses Netzwerk eingreifen und Genbuchstaben entfernen, ersetzen oder verändern. Einem Team der ETH Zürich ist es nun in Experimenten gelungen, gleich 25 Genorte innerhalb einer Zelle gleichzeitig zu beeinflussen – statt nur einzelne oder wenige Gene wie bisher.
Das verspricht neue Möglichkeiten für die Medizin. Denn mithilfe der Crispr/Cas-Methode können Forscher nun nicht mehr nur einzelne Gene editieren, sondern in großem Maßstab in die Genaktivität einer Zelle eingreifen. „Mit unserer Methode können wir erstmals ganze Gennetzwerke in einem Schritt gezielt verändern“, sagt Randall Platt vom Departement für Biosysteme der ETH Zürich. Die Genaktivität ist nicht nur wesentlich für die Funktionsweise von Zellen und Geweben. Sie steuert auch die Herausbildung der verschiedenen Zelltypen aus noch undifferenzierten Vorgängerzellen. Die neue Crispr/Cas-Methode ermöglicht es damit auch, Stammzellen gezielt in Nerven- oder Hautzellen umzuwandeln und andersrum. In der Zellersatztherapie können dadurch geschädigte gegen gesunde Zellen ausgetauscht werden.
Um die Gene gezielt zu manipulieren, brauchen die Forscher zwei Dinge: das Enzym Cas und ein kleines RNA-Molekül. Die Abfolge der Basen auf diesem RNA-Stück sind sozusagen die Adressangabe für Crispr/Cas. Denn die Genschere dockt nur an der Stelle des Erbguts an, an der die Basenabfolgen von DNA und RNA zueinanderpassen. Dort beginnt dann das Enzym Cas seine Arbeit.
Die Forscher der ETH Zürich haben nun mehrere RNA-Baustein-Adressen auf einem sogenannten Plasmid, einem ringförmigen DNA-Molekül, platziert. In menschliche Zellen eingeführt, steuert das Enzym so mehrere Gene an und wird dort wirksam. Für die weiterentwickelte Crispr/Cas-Methode nutzen die Forscher das Enzym Cas12a, ein verwandtes Enzym des bisher zum Einsatz kommenden Cas9.
Das Forscherteam veröffentlichte seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Methods.
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