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CRISPR/Cas

CRISPR/Cas
vom 29.06.2017

CRISPR/Cas

Die Rede ist von einer neuen Ära in der Gentechnologie. Forscher schwärmen von einer molekularen Wunderwaffe, die das Erbgut so punktgenau und präzise umschreiben kann wie ein Computerprogramm. Müssen die Grenzen zwischen Gentechnik und konventioneller Züchtung neu gezogen werden?

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Goldgräberstimmung in der Gentechnikbranche. Wieder einmal. Dabei war der Euphorie aus den Pionierjahren der vermeintlichen Supertechnologie schon längst die große Ernüchterung gefolgt. Weder ist es durch die Nutzung der Gentechnik bisher gelungen, nachhaltige Lösungen gegen Hunger und Armut zu entwickeln, noch hat sich die Hoffnung auf neue Therapieverfahren zur Heilung von Erbkrankheiten erfüllt. Doch jetzt ist der Optimismus in die Genlabore zurückgekehrt. Die Experten schwärmen von einer neuen Methode namens CRISPR-Cas9 – so einfach, so kostengünstig, so unglaublich zielsicher und elegant, dass inzwischen von einer Revolution in der Genforschung die Rede ist. Und das scheint nicht übertrieben. Wo man früher eher grobschlächtig zu Werke ging und per Schrotschuss fremdes Erbgut in die Zellen beförderte, werden jetzt feine Gen-Scheren eingesetzt, die pflanzliche oder tierische DNA an jeder beliebigen Stelle auftrennen und punktgenau verändern können. Dabei arbeitet die neue Technik der Genmanipulation nach Darstellung ihrer Befürworter mit chirurgischer Präzision. Sie ist im Vergleich zu den herkömmlichen Methoden spottbillig, enorm zeitsparend und im Ergebnis von den natürlichen Züchtungsverfahren oft nicht mehr zu unterscheiden. Denn im Gegensatz zur alten Gentechnik kann bei CRISPR-Cas in vielen Fällen darauf verzichtet werden, artfremdes Erbgut in die Organismen einzubauen. Gerade diesen Punkt hatten die Gentechnikgegner immer besonders scharf kritisiert.

Aber wie funktioniert die neue molekulare Wunderwaffe genau? CRISPR – gesprochen Crisper – steht für Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Gemeint sind damit wiederholt auftretende und nahezu identische DNA-Abschnitte im Erbgut von Bakterien, die zur Abwehr von Viren dienen. Diese Schnipsel bestehen aus RNA (Ribonukleinsäure), sind chemisch ähnlich aufgebaut wie DNA, also Erbmoleküle, und fungieren als eine Art Informationsträger und Navigationssystem. Dringt ein Virus in ein Bakterium ein, kann sich das CRISPR-System die Erbinformationen des Fremdlings quasi merken. Beim nächsten Angriff erkennt es das Virus dann sofort wieder und verfügt auch über den nötigen Code um – wie eine Gensonde – das feindliche Erbgut zielgenau anzusteuern. Zum bakteriellen Abwehrkomplex gehört neben den CRISPR-Komponenten aber auch noch das Enzym Cas9. Dies ist die eigentliche Gen-Schere, die die Fremd-DNA an der ausgewählten Stelle zerschneidet und so den Eindringling vernichtet.

Dieser Mechanismus, den die französische Forscherin Emmanuelle Charpentier und ihre US-Kollegin Jennifer Doudna im Jahre 2012 entschlüsselten, funktioniert nicht nur bei Bakterien und Viren. Die Technik kann auch bei Pflanzen, Tieren oder Menschen jeden Ort im Genom aufspüren und zerschneiden. Man muss nur das Navigationssystem so programmieren, dass RNA und DNA an der gewünschten Position exakt zueinander passen – wie Schlüssel und Schloss. Die beschädigte DNA wird anschließend durch zelleigene Reparaturmechanismen wieder verschweißt, wobei es oft zu Fehlern kommt und dann an der entsprechenden Stelle Mutationen entstehen. So werden einzelne Gene gezielt abgeschaltet oder in ihrer Funktionsweise verändert. Dank CRISPR-Cas können die Forscher beliebig lange DNA-Sequenzen entfernen, einfügen oder austauschen und auch mehrere Abschnitte im Erbgut gleichzeitig manipulieren. Klingt kompliziert, ist aber angeblich kinderleicht. Sozusagen Routinearbeit für Masterstudenten oder Doktoranden. Vergleichbar mit einem elektronischen Textverarbeitungsprogramm, bei dem man ja auch einzelne Buchstaben, Wörter oder ganze Sätze ganz simpel entfernen, einfügen, verschieben oder umschreiben – also editieren – kann. Die Technik wird deshalb auch als Genom-Editierung bezeichnet.

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