Was ist Gen-Editierung?
In der Medizin wird mit der Zell- und Gentherapie der nächste Meilenstein gesetzt. Denn mithilfe dieser neuen Technologien sollen Krankheiten direkt an ihrem eigentlichen Ursprung behandelt werden, indem die grundlegenden Bausteine des Körpers, die DNA, verändert oder die Körperfunktionalität durch das Ersetzen von beschädigtem Gewebe wiederhergestellt wird. Ein bedeutender Durchbruch stellt hierbei die Gen-Editierung dar, die es Forscher*innen beispielsweise ermöglicht, funktionsgestörte Gene, die eine spezifische Erkrankung hervorrufen, zu reparieren. Mit diesem Ansatz sollen bestimmte Krankheitssymptome rückgängig gemacht oder das Auftreten einer Erkrankung überhaupt verhindert werden.
Ein sensibles Editierungs-Tool für die DNA
Der Begriff Gen-Editierung umfasst viele verschiedene Tools und Technologien und dennoch bleibt das finale Ziel immer das gleiche: die Krankheitsursache zu bekämpfen anstatt nur die Symptome einer Erkrankung zu behandeln. Wenn Gene außerhalb des Körpers (ex vivo) verändert werden sollen, werden Zellen entweder von Patient*innen oder von Spender*innen entnommen und modifiziert, um die genetischen Mutationen zu reparieren oder neue Funktionen einzuschleusen, und anschließend den Patient*innen wieder zugeführt.1 Bei der In-vivo-Gen-Editierung wird die DNA der Zellen im Körper der Patient*innen verändert.1 Die Gen-Editierung ist ein sich sehr schnell entwickelnder Forschungsbereich, bei dem verschiedene Technologien zum Einsatz kommen. Am häufigsten wird die Methode der so genannten „Genschere“ angewandt. Hierbei zerschneiden Forscher*innen die DNA-Sequenz an einer bestimmten Stelle wie mit einer Schere und reparieren, ersetzen oder entfernen die beschädigten DNA-Bausteine.
Gen-Editierung: das „Schweizer Taschenmesser“ der Biomedizin
Unsere DNA kann man sich als weltweit größtes Codebuch vorstellen, bestehend aus Wörtern, die aus nur vier grundlegenden Buchstaben gebildet werden: A (Adenosin), C (Cytosin), G (Guanin) und T (Thymin). Sind diese Buchstaben richtig angeordnet, enthalten sie die Bauanleitungen für Proteine.2 Bei Menschen besteht die DNA-Doppelhelix aus drei Milliarden spezifischen Anordnungen dieser Buchstaben und ein einzelner „Schreibfehler“ in dieser Sequenz ist häufig die Ursache für eine der mehr als 4.000 seltenen, monogenen und manchmal lebensbedrohlichen Krankheiten.3
CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ist ein wirksames, vielseitiges und hochmodernes Werkzeug der Gen-Editierung. Beim CRISPR-Verfahren wird ein spezifischer DNA-Abschnitt in einer Zelle gefunden und an diesen wird das „Werkzeug“ angesetzt. Anschließend wird die DNA genau an der festgelegten Stelle durchschnitten, sodass die gewünschten Änderungen der DNA-Sequenz eingebaut werden können. Aus diesem Grund vergleichen einige Wissenschaftler*innen diese Technologie mit der „Suchen und Ersetzen“-Funktion oder der Rücktaste, da ein einzelner Buchstabe in einer langen Gensequenz „editiert“ werden kann. Andere Gen-Editierungstechnologien sind in der Lage, die Genexpression zu steigern oder zu unterdrücken, DNA-Sequenzen einzubauen oder zu entfernen oder bestimmte Gene ein- oder auszuschalten. Daher ist die Gen-Editierung vergleichbar mit einem Schweizer Taschenmesser: Es stehen zahlreiche Werkzeuge zur Verfügung, um verschiedene Aufgaben zu erfüllen.
Von der Forschung bis zum Einsatz in der Praxis
Mithilfe erfolgreicher Strategien der Gen-Editierung kann es eines Tages tatsächlich möglich sein, einige der schwersten genetischen Erkrankungen wie beispielsweise Sichelzellanämie oder Beta-Thalassämie aufzuhalten oder sogar rückgängig zu machen. Zukünftig könnte diese Technologie sogar bei anderen komplexen Erkrankungen eingesetzt werden.
So wird CRISPR beispielsweise bereits in Forschungslaboren weltweit verwendet, um modifizierte Zellen herzustellen und Gene zu aktivieren oder zu deaktivieren und somit die Mechanismen einer Krankheit besser verstehen zu können. Für diese Technologie sind noch viele andere Einsatzbereiche in der Medizin denkbar.4 Auf der Suche nach neuen Behandlungsmöglichkeiten von Krebserkrankungen wird CRISPR in zahlreichen Studien der Krebsbiologie ebenfalls als Hilfsmittel verwendet, um DNA-Veränderungen zu reparieren, von denen bekannt ist, dass sie Tumore verursachen. Andere rüsten Immunzellen mit den geeigneten Werkzeugen aus, um Krebszellen erfolgreich bekämpfen zu können.5
Durch die Möglichkeit, funktionsgestörte DNA reparieren zu können, bietet sich uns die Chance, einigen der schwierigsten Probleme der Menschheit die Stirn zu bieten. Die Technologien der Gen-Editierung bergen ein zuvor undenkbares Potential, die Welt zu verbessern. Es können Krankheiten bekämpft werden, für die derzeit nur begrenzte oder keine Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen. Aus diesem Grund widmet sich Bayer den Technologien der Gen-Editierung, die es uns ermöglichen, Arzneimittel der Zukunft zu entwickeln.
Referenzen:
1 American Society of Cell + Gene Therapy. Gene and Cell Therapy FAQs. https://asgct.org/education/more-resources/gene-and-cell-therapy-faqs. Viewed November 18, 2021.
2 National Institutes of Health. National Human Genome Research Institute. Genetic Code. https://www.genome.gov/genetics-glossary/Genetic-Code. Viewed November 18, 2021.
3 Ehrhart et al. (2021) in Scientific Data https://www.nature.com/articles/s41597-021-00905-y
4 Leopoldina. Genome Editing/Potential Applications. https://www.leopoldina.org/en/topics/genome-editing. Viewed November 18, 2021.
5 National Cancer Institute. How CRISPR Is Changing Cancer Research and Treatment. https://www.cancer.gov/news-events/cancer-currents-blog/2020/crispr-cancer-research-treatment. July 27, 2020. Viewed November 18, 2021.
