Mit CHARM Gene stilllegen

Für CHARM fusionierten die Forschenden einen Teil eines DNA-bindenden Zinkfinger-Proteins (ZFP) mit einem Teil eines Koaktivators der Säugetier-DNA-Methyltransferase 3A (DNMT3A). Mithilfe der Zinkfinger-Domäne findet CHARM die Promoterregion des Zielgens (in diesem Fall des Prion-Gens), rekrutiert und aktiviert dort über den Koaktivatoranteil die in der Zelle vorliegende DNA-Methyltransferase 3A. Diese hypermethyliert dann die Promoterregion. Dadurch kann das Gen dauerhaft nicht mehr abgelesen werden.

Ihr System testeten die Forschenden an Modellmäusen. Um die Bauanleitung für CHARM in die Zellen des Gehirns der Tiere zu schleusen, verwendeten sie Adeno-assoziierte Viren (AAV) als Vektoren, die speziell für die Überquerung der Blut-Hirn-Schranke modifiziert wurden. Eine systemische Applikation des Vektors unterdrückte in 80 Prozent der Nervenzellen im gesamten Gehirn die Produktion des Prion-Proteins, berichten die Forschenden um Edwin Neumann vom MIT. Dies sei deutlich mehr, als für einen therapeutischen Effekt benötigt werde.

Dabei wurde der Editor so konzipiert, dass seine Expression und somit auch die Aktivierung der Methyltransferase zeitlich begrenzt sind, wodurch unerwünschte Effekte minimiert werden. »Unter den Gesichtspunkten der Toxizität und der Größe war es sinnvoll, die in der Zelle bereits vorhandene Maschinerie zu nutzen«, sagt Neumann in einer Mitteilung des MIT. »Zellen verwenden bereits ständig Methyltransferasen, und wir bringen sie im Grunde nur dazu, ein Gen abzuschalten, das sie normalerweise eingeschaltet lassen würden.«

Das Team hält CHARM für einen hochwirksamen epigenetischen Editor, der klein genug ist, um ins Gehirn einzudringen und der in Zellkulturen und Tierversuchen eine geringe Toxizität und begrenzte Off-Target-Effekte hat. Die Forschenden wollen den Editor so weiterentwickeln, dass er in größerem Maßstab hergestellt werden kann, um ihn in klinischen Studien prüfen zu können. Der Weg bis zur Klinik ist aber noch lang.