Pharmazeutische Zeitung online
CRISPR/Cas-Konzept

Viel mehr als eine molekulare Schere

Das stetig wachsende Verständnis der CRISPR-Biologie hat zu Anwendungen geführt, die teilweise bereits in der Klinik angekommen sind. Die ursprüngliche Methode wirkt wie eine molekulare Schere und ermöglicht eine präzise anpassbare DNA-Editierung zur Korrektur von Mutationen. Allerdings erschöpft sich das Potenzial dieser gewaltigen Methode nicht im gezielten Zerschneiden von DNA.
Theo Dingermann
30.03.2025  08:00 Uhr

Methodenvariationen

Seit der ersten Demonstration von CRISPR-basiertem Gen-Editing hat sich das Feld in einem beispiellosen Tempo weiterentwickelt. Das Potenzial der Doppelstrangbruch-abhängigen Genom-Editoren der ersten Generation, das im Wesentlichen auf der Cas9-Nuklease basierte, wurde kontinuierlich verbessert. Diese Innovationen erhöhten nicht nur die Vielseitigkeit der Technologie, sondern verfeinerten auch die Präzision und minimierten unbeabsichtigte Folgen des Genom-Editings.

  • Basen-Editing: Diese Methode nutzt eine modifizierte Cas9-Version. Darin ist die Nuklease inaktiviert und das modifizierte Cas9-Enzym ist an ein Nukleobasen-modifizierendes Enzym gekoppelt. Dies erlaubt es, gezielt einzelne Nukleotidbasen zu verändern, ohne Doppelstrangbrüche zu erzeugen. Cytosin-Basen-Editoren (CBE) ermöglichen die Umwandlung von C zu T, während Adenin-Basen-Editoren (ABE) A zu G konvertieren.
  • Prime Editing: Beim klassischen CRISPR/Cas9-System schneidet das Cas9-Enzym beide DNA-Stränge. Beim Prime Editing wird hingegen eine modifizierte Version von Cas9 verwendet, die nur einen Strang der DNA schneidet. Man nennt dieses modifizierte Enzym auch Cas9-Nickase. Daran ist zusätzlich eine Reverse Transkriptase gekoppelt, die eine RNA-Vorlage in DNA umschreiben kann. Die RNA-Vorlage wird durch die »Prime Editing guide-RNA« (pegRNA) bereitgestellt, die zudem den CRISPR/Cas-Komplex an die richtige Stelle in der genomischen DNA dirigiert. So können gezielte Punktmutationen, Insertionen oder Deletionen im Genom erzeugt werden, die in der speziell konstruierten pegRNA bereits vorliegen und dann mithilfe der Reversen Transkriptase in DNA übersetzt und an der »genickten« DNA-Stelle eingebaut werden.
  • Transkriptionsmodulation durch CRISPRi und CRISPRa: CRISPR-Technologien ermöglichen nicht nur die Genom-Editierung, sondern auch die gezielte Steuerung der Genexpression. CRISPRi verwendet komplett deaktivierte Cas9-Proteine und blockiert die Genexpression dadurch, dass das inaktive Cas9-Protein dort positioniert wird, wo eigentlich die RNA-Polymerase bindet. Dagegen wird durch CRISPRa-Strategien die Genexpression durch Aktivierung von Promotoren oder Chromatin-Modifikation gesteigert. Beide Methoden sind potenziell sehr leistungsfähig; ihr Einsatz ist jedoch derzeit noch durch beträchtliche Off-Target-Aktivitäten, das heißt durch unzureichende Genauigkeit, eingeschränkt.
  • RNA-Editing: RNA-Editing nutzt Cas13-Proteine, die spezifisch auf Einzelstrang-RNA abzielen, um gezielte RNA-Modifikationen oder -Inaktivierungen zu erzielen. Diese transienten Änderungen bieten eine flexible Alternative zur Genom-Editierung, insbesondere für Erkrankungen, bei denen keine dauerhaften genetischen Veränderungen gewünscht sind. Durch die Fusion von Cas13 mit ADAR-Enzymen (Adenosindesaminase für RNA) können gezielte Basenumwandlungen in mRNA erreicht werden, zum Beispiel Adenin zu Inosin, das am Ribosom mit Cytosin basenpaart.
    Anwendung könnte das RNA-Editing beispielsweise zur Therapie der spinalen Muskelatrophie (SMA) finden, um eine Spleißmutation zu korrigieren, sodass die Produktion von funktionsfähigem SMN-Protein erhöht wird. Bei der Duchenne’schen Muskeldystrophie (DMD) könnte eine Korrektur von Nonsense-Mutationen zur Wiederherstellung eines funktionalen DMD-Transkripts eingesetzt werden. Zudem wird ein RNA-Editing zur Korrektur toxischer Mutationen im SOD1-Protein bei der amyotrophen Lateralsklerose (ALS) oder im C9orf72-Protein bei der frontotemporalen Demenz erwogen. Ein Beispiel, bei dem die klinische Prüfung bereits begonnen hat, ist weiter unten beschrieben.
Die experimentelle KI
von PZ und PTA-Forum
Die experimentelle KI
von PZ und PTA-Forum
Die experimentelle KI
von PZ und PTA-Forum
 
FAQ
SENDEN
Wie kann man die CAR-T-Zelltherapie einfach erklären?
Warum gibt es keinen Impfstoff gegen HIV?
Was hat der BGH im Fall von AvP entschieden?
GESAMTER ZEITRAUM
3 JAHRE
1 JAHR
SENDEN
IHRE FRAGE WIRD BEARBEITET ...
UNSERE ANTWORT
QUELLEN
22.01.2023 – Fehlende Evidenz?
LAV Niedersachsen sieht Verbesserungsbedarf
» ... Frag die KI ist ein experimentelles Angebot der Pharmazeutischen Zeitung. Es nutzt Künstliche Intelligenz, um Fragen zu Themen der Branche zu beantworten. Die Antworten basieren auf dem Artikelarchiv der Pharmazeutischen Zeitung und des PTA-Forums. Die durch die KI generierten Antworten sind mit Links zu den Originalartikeln. ... «
Ihr Feedback
War diese Antwort für Sie hilfreich?
 
 
FEEDBACK SENDEN
FAQ
Was ist »Frag die KI«?
»Frag die KI« ist ein experimentelles Angebot der Pharmazeutischen Zeitung. Es nutzt Künstliche Intelligenz, um Fragen zu Themen der Branche zu beantworten. Die Antworten basieren auf dem Artikelarchiv der Pharmazeutischen Zeitung und des PTA-Forums. Die durch die KI generierten Antworten sind mit Links zu den Originalartikeln der Pharmazeutischen Zeitung und des PTA-Forums versehen, in denen mehr Informationen zu finden sind. Die Redaktion der Pharmazeutischen Zeitung verfolgt in ihren Artikeln das Ziel, kompetent, seriös, umfassend und zeitnah über berufspolitische und gesundheitspolitische Entwicklungen, relevante Entwicklungen in der pharmazeutischen Forschung sowie den aktuellen Stand der pharmazeutischen Praxis zu informieren.
Was sollte ich bei den Fragen beachten?
Damit die KI die besten und hilfreichsten Antworten geben kann, sollten verschiedene Tipps beachtet werden. Die Frage sollte möglichst präzise gestellt werden. Denn je genauer die Frage formuliert ist, desto zielgerichteter kann die KI antworten. Vollständige Sätze erhöhen die Wahrscheinlichkeit einer guten Antwort.
Wie nutze ich den Zeitfilter?
Damit die KI sich bei ihrer Antwort auf aktuelle Beiträge beschränkt, kann die Suche zeitlich eingegrenzt werden. Artikel, die älter als sieben Jahre sind, werden derzeit nicht berücksichtigt.
Sind die Ergebnisse der KI-Fragen durchweg korrekt?
Die KI kann nicht auf jede Frage eine Antwort liefern. Wenn die Frage ein Thema betrifft, zu dem wir keine Artikel veröffentlicht haben, wird die KI dies in ihrer Antwort entsprechend mitteilen. Es besteht zudem eine Wahrscheinlichkeit, dass die Antwort unvollständig, veraltet oder falsch sein kann. Die Redaktion der Pharmazeutischen Zeitung übernimmt keine Verantwortung für die Richtigkeit der KI-Antworten.
Werden meine Daten gespeichert oder verarbeitet?
Wir nutzen gestellte Fragen und Feedback ausschließlich zur Generierung einer Antwort innerhalb unserer Anwendung und zur Verbesserung der Qualität zukünftiger Ergebnisse. Dabei werden keine zusätzlichen personenbezogenen Daten erfasst oder gespeichert.

Mehr von Avoxa