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Gentechnik: Falsche Schnitte der CRISPR-Genscheren

Das Original der Gentechnikwaffe CRISPR/Cas9 altert rapide: Es kann einfach zu große Schäden anrichten. Davon kann man aber lernen - um sichere Alternativen zu finden.
Eine stilisierte DNA-Helix unter einer stilisierten Lupe

Die enorm vielversprechende CRISPR-Gentechnologie wird von Biomedizinern verstärkt auch auf mögliche Schwachstellen abgeklopft – und das zuletzt auch erfolgreich, was die latente Fehleranfälligkeit der Technik in der Praxis einmal senken dürfte. Einen weiteren Beitrag leisten dazu nun Forscher im Fachblatt »Nature Biotechnology«: Sie zeigen, in welchen Fällen und wie häufig die ursprünglich eigentlich zielgenau geglaubte Genschere im Erbgut unerwartet großflächige Kollateralschäden verursachen kann.

Die Wissenschaftler um Allan Bradley vom Wellcome Sanger Institute hatten wie schon andere Teams vor ihnen analysiert, welche Veränderungen in der DNA der Einsatz des CRSIPR-Cas9-Systems hervorruft, hatten dabei aber stärker größere Umarrangements von längeren DNA-Bruchstücken oder deren Totalverlust im Blick, so genannte Deletionen, Inversionen oder Insertionen der DNA. Diese, so ihre Schlussfolgerung, ereignen sich häufiger als erhofft: Verantwortlich ist dafür der Reparaturmechanismus der Zellen, der nach dem Schnitt der Genschere die Doppelstrangbrüche wieder flickt. Dabei werden, anders als optimistisch prognostiziert, offenbar nicht selten Bruchstücke zusammengeführt, die aus ursprünglich weit von der Zielsequenz entfernten Regionen frei werden. Auf derartige Fehler hatten die Pioniere der Technik noch nicht geachtet – nun fanden Bradley und Co sie bei ihren Tests auffällig oft und in drei unterschiedlichen Zellkulturen.

Das Resultat dürfte nun vor allem den längst boomenden Alternativen zum Vorreiter der Genscherentechnik, der Kombination von CRISPR und Cas9, weiteren Auftrieb geben: Tatsächlich können Fehler wie die nun beschriebenen nur auftreten, wenn der Doppelstrang der DNA tatsächlich geschnitten wird, wie etwa vom Enzym Cas9. Neuere Varianten der zielgenauen Gen»scheren« schneiden dagegen das DNA-Molekül für den Austausch der Zielsequenz nicht so, dass der nun untersuchte Reparaturmechanismus der Zelle eingreifen müsste; wieder andere verhindern nur das Ablesen defekter Gene oder bearbeiten RNA-Produkte dieser Gene. Die Analyse des rasch veralternden Werkzeugs Cas9 bleibt aber wichtig, um ein umfassenderes Bild von den tatsächlichen Vorgängen in den Zellen beim Einsatz der Genscheren zu gewinnen.

29/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 29/2018

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