Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Revolution in der Gentechnik

28.11.2014

HZI-Forscherin veröffentlicht Artikel über Geschichte und Zukunft des CRISPR-Cas9-Systems

Der Einsatz des RNA-gesteuerten CRISPR-Cas9-Systems in der Gentechnik verändert die Biologie. Es ist leichter zu nutzen und effizienter als bisherige Gentechnologie-Werkzeuge und wird so bereits wenige Jahre nach seiner Entdeckung in Laboratorien auf der ganzen Welt eingesetzt.


Streptococcus pyogenes ist eines der Bakterien, dessen CRISPR-Cas-System die HZI-Forscher untersucht haben. © HZI / M. Rohde

Diese Entwicklung und die Geschichte des Systems sind die Hauptthemen eines Review-Artikels, der jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Science erschienen ist. Geschrieben wurde er von den Entdeckerinnen des Systems, Prof. Emmanuelle Charpentier, die am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig forscht und an der Medizinischen Hochschule Hannover und der Umeå University, Schweden, lehrt, und Prof. Jennifer Doudna von der University of California, Berkeley, USA.

Zahlreiche Krankheiten werden von Veränderungen in der DNA - dem Buchstaben-Code, aus dem Gene bestehen - verursacht. Die genaue Reihenfolge der Buchstaben innerhalb eines Gens bestimmt, welches Protein gebildet wird. Proteine sind für fast alle wesentlichen Prozesse im Körper verantwortlich und unverzichtbar. Wird ein Gen verändert, drohen die Proteine ihre ursprüngliche Funktion zu verlieren und es kann zu Erkrankungen kommen.

„Zielgenaue Veränderungen am Genom vorzunehmen ist deshalb ein interessanter Ansatz, um solche Krankheiten zu therapieren oder zu verhindern“, sagt Emmanuelle Charpentier, Leiterin der Abteilung „Regulation in der Infektionsbiologie“ am HZI. Aus diesem Grund suchen Wissenschaftler bereits seit der Entdeckung der DNA-Struktur nach Wegen, den genetischen Buchstaben-Code zu verändern.

Mit ersten Technologien, wie der Zink-Finger-Nuklease und synthetischen Nukleasen, TALENs genannt, wurde ein Anfang gemacht. Allerdings stellte sich schnell heraus, dass sie teuer und für Anfänger schwer zu handhaben sind. „Die bestehenden Technologien nutzen Proteine als Wegweiser. Für jede Änderung in der DNA ein neues Protein herzustellen, ist ein mühsames Unterfangen“, sagt Charpentier. Im Jahr 2012 beschrieb sie, während ihrer Tätigkeit an der schwedischen Umeå University, erstmals das Werkzeug, dass derzeit die Gentechnik revolutioniert: das CRISPR-Cas9-System.

Es basiert auf dem Immunsystem von Bakterien und Archaea, hat aber auch für die Laborarbeit einen großen Wert. Während CRISPR für Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats (zu Deutsch etwa „Regelmäßige Anordnung von kleinen, symmetrischen Wiederholungen“) steht, bezeichnet Cas9 das CRISPR-assoziierte Protein. „Im Jahr 2011 haben wir eine neue, dem CRISPR-Cas9-System zugehörige RNA, die tracrRNA, identifiziert und in Nature beschrieben. Wir waren begeistert, als Krzysztof Chylinski aus meinem Labor eine unserer Vermutungen bestätigen konnte, indem er zeigte, dass Cas9 mit zwei RNAs funktioniert“, sagt Charpentier.

Gemeinsam ist das System in der Lage, bestimmte Buchstaben-Abfolgen im genetischen Code aufzuspüren und DNA an einem exakten Punkt zu schneiden. Cas9 fungiert dabei als Schere und ein RNA-Schnipsel sozusagen als Wegweiser, der dafür sorgt, dass am richtigen Ort geschnitten wird. In Zusammenarbeit mit Martin Jinek und Jennifer Doudna gelang es den Wissenschaftlern, das System so zu vereinfachen, dass es universell eingesetzt werden kann. Um eine Sequenz innerhalb des Genoms anzupeilen, muss der Nutzer dank der neuen Technologie lediglich den RNA-Schnipsel entsprechend anpassen.

Nachdem die generelle Funktion des Systems 2012 beschrieben war, konnte Anfang 2013 gezeigt werden, dass es auch in menschlichen Zellen funktioniert. Seitdem ist es als Gentechnik-Werkzeug in aller Munde und Wissenschaftler aus aller Welt beschäftigen sich mit seinen Anwendungsmöglichkeiten. Diese reichen von Therapien gegen Erbkrankheiten über Verbesserungen in der Landwirtschaft bis hin zu neuen Ansätzen für den Kampf gegen den AIDS-Erreger HIV.

„Das CRISPR-Cas9-System hat Grenzen durchbrochen und Gentechnik einfacher und effizienter gemacht“, sagt Charpentier. „Die Bandbreite möglicher Anwendungen scheint derzeit unerschöpflich zu sein.“

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:

Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern. http://www.helmholtz-hzi.de

Die Abteilung Regulation in der Infektionsbiologie von Emmanuelle Charpentier untersucht, wie die Expression von bakterieller RNA und bakteriellen Proteinen gesteuert wird. Diese beiden Faktoren haben entscheidenden Einfluss auf Beginn und Verlauf von Infektionen.

Rebecca Winkels | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aus-Schalter für Nebenwirkungen
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Ein Fall von „Kiss and Tell“: Chromosomales Kissing wird fassbarer
22.06.2018 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics