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Genschere

»Prime Editing« als hochpräzise Variante des CRISP/Cas9-Systems

Eine Gruppe um den CRISPR/Cas-Pionier David R. Liu vom Broad Institute of Harvard and MIT in Cambridge, Massachusetts, hat eine neue Methode veröffentlicht, die die Forscher als »Prime Editing« beschreiben. Hierbei handelt es sich um eine Variante der Genschere, die deutlich vielseitiger und vor allem deutlich präziser zu sein scheint.
Theo Dingermann
22.10.2019  17:00 Uhr

So erstaunlich vielseitig die CRISPR/Cas9-Methode auch ist, so ist sie dennoch alles andere als perfekt. Dies wird dann zum Problem, wenn die Methode nicht nur experimentell, sondern therapeutisch eingesetzt werden soll. Und genau diesen Anspruch hat das bemerkenswerte Korrektursystem.

Das Problem liegt darin, dass zwar der Schneideprozess (man redet beim CRISPR/Cas9-System auch von der »Genschere«) sehr präzise an die Stelle im Genom gesteuert werden kann, wo eine Korrektur erfolgen soll. Dann übernimmt aber das zelluläre Reparatursystem, das längst nicht so gut steuerbar ist. Aus diesem Grund sind die Ergebnisse, die in unterschiedlichen Zellen mit der gleichen Methode erzielt werden, auch immer heterogen.

Liu und Kollegen haben das System nun so umgewandelt, dass zum einen die Ziel-DNA nicht mehr in beiden Strängen durchgeschnitten wird, wie das die Cas9-Endonuklease macht, sondern, dass nur ein Strang in der Nähe der Stelle, die einen Fehler aufweist, aufgeschnitten wird. Zusätzlich ist in das System noch die Fehlerkorrektur in Form einer geeigneten RNA integriert.

Dazu wurde das Cas9-Enzym so modifiziert, dass es mit einer modifizierten Reversen Transkriptase, also einem Enzym, das RNA in DNA umschreibt, kombiniert ist. Ferner enthält der Korrektur-Komplex auch noch eine »Prime Editing Guide RNA« (pegRNA), die so programmiert ist, dass sie zum einen den Korrektur-Komplex an die Stelle im Genom lenkt, wo sich der Fehler befindet, und gleichzeitig die korrigierte Sequenz aufweist.

Tests an menschlichen Zellen erfolgreich

Die Forscher testeten ihr neues System in menschlichen Zellen an mehr als 175 bekannten Mutationen, die teils schwerste Krankheiten verursachen. Dabei traten niemals die unerwünschten Doppelstrangbrüche auf, die in dem klassischen System so viele Probleme verursachen.

Die Forscher sind überzeugt, dass das von ihnen entwickelte »Prime Editing«-System große Vorteile hinsichtlich der Effizienz, aber auch hinsichtlich der Genauigkeit der gewünschten Editierprozesse bietet. Sehr optimistisch prognostizieren sie, dass sich mit ihrer Methode im Prinzip etwa 89 Prozent der bekannten pathologischen humangenetischen Varianten korrigieren ließen.

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