• Chris

CRISPR – Die Welt der Gentechnik

Aktualisiert: 7. Aug 2019


DNA bildet den Grundbaustein allen Lebens. In ihr enthalten sind neben dem Bauplan eines Organismus auch Anweisungen und Informationen zu vielen in uns ablaufenden biochemischen Prozessen. Unsere DNA definiert also nicht nur unser Aussehen, sondern kann bei Fehlern unter anderem auch Krankheiten hervorrufen. Wie wäre es also, die fehlerhaften Bausteine eines DNA Strangs einfach zu entfernen oder zu verändern?

Verfahren, in denen DNA-Bausteine umgeschrieben oder „editiert“ werden, bezeichnet man im allgemeinen als Genome Editing. Während mögliche Technologien seit den 70’er Jahren erforscht werden, sorgt das CRISPR/Cas9 System, die Entwicklung zweier Wissenschaftlerinnen, Emmanuelle Charpentier und Jennifer A. Doudna, seit 2012 in der Welt der Gentechnik für eine Revolution. Es ermöglicht, kostengünstig und schnell Erbgut eines jeden Organismus an beliebiger Stelle zu zerschneiden, sowie präzise und einfach zu verändern und zu reparieren.


Wie funktioniert das CRISPR/CAS System?

Ganz banal lässt sich das System als „Gen-Schere“ bezeichnen. Mit ihrer Hilfe wird der DNA Strang eines Organismus an einer spezifischen Stelle getrennt. Im Anschluss wächst der Abschnitt aufgrund der natürlichen Reparatursysteme des Organismus wieder zusammen. Da bei diesem Prozess meist kleine Fehler entstehen, wird der betroffene Teil der DNA dadurch unlesbar und somit deaktiviert. Die zweite Option besteht darin, in den Heilungsprozess einzugreifen und die DNA durch modifizierte und gesunde Bausteine oder gar zusätzliche Gensequenzen zu ergänzen.

Die Entdeckung und Umsetzung basiert dabei auf dem „Immunsystem“ von Bakterien. Um sich vor Viren zu schützen, ergänzen Bakterien ihre eigene Gensequenz, CRISPR DNA, mit Teilen derer von ihren Angreifern. Daraufhin erstellen Sie eine Kopie in Form eines RNA Moleküls und kombinieren es mit dem Protein Cas9. Während das RNA Molekül wie ein Spürhund in der Lage ist, die auch in sich selbst befindliche feindliche DNA aufzuspüren, dient Cas9 dazu, die DNA der Viren zu zerstören. Bei einem erneuten Versuch der Infektion kann der Eindringling nun also mit Hilfe der RNA gefunden und die fremde DNA durch Cas9 zerschnitten und zerstört werden. Daher stammt auch der Name des CRISPR/Cas9 Systems, welches in Bakterien gewissermaßen als Wächter agiert.


"Der Wächter" - RNA (lila) dockt an die DNA an, damit das Cas9 Protein (blau) den DNA Strang (gelb) zerschneiden kann

Im Falle des Genome Editing in einem Organismus ist der Ablauf fast identisch. Anstatt Bakterien das RNA Molekül mit der Ziel-DNA erzeugen zu lassen, wird es von spezialisierten Firmen künstlich hergestellt und in Kombination mit Cas9 Protein auf die Zellen losgelassen. Aufgrund der vorab beschriebenen Eigenschaft durchsucht es die DNA, bis es an richtiger Stelle andockt und Cas9 den DNA Strang zerschneidet.


Einsatzmöglichkeiten von CRISPR

Vorallem in Bezug auf die Pflanzenwelt sorgt diese Entdeckung derzeit für regelmäßige wissenschaftliche Publikationen. Pflanzen können widerstandsfähiger und ertragsreicher gemacht und an schwierige Umweltbedingungen angepasst werden. Anstatt viel Zeit und Geld in Kreuzungszüchtung zu investieren, können die Gene nun direkt und unkompliziert angepasst, kombiniert oder zu Forschungszwecken aktiviert oder deaktiviert werden.

Natürlich hoffen Forscher auch darauf, dass sich beim Menschen eines Tages Krankheiten aller Art mit dieser Technologie bekämpfen lassen. Neue Formen der Gentherapie und erfolgreiche Aids- oder gar Krebs-Behandlungen sind das Ziel.

Es handelt sich um ein sehr junges Verfahren, das vorallem vor dem Einsatz bei komplexeren Lebewesen wie dem Menschen noch einiges an Forschung erfordert. Auch wenn CRISPR als gezielte Mutation verstanden werden kann, welche ohnehin regelmäßig von selbst geschieht, ist noch nicht klar, wie sich dieser Art der veränderten Gene auf zukünftige Generationen auswirken kann. Desweiteren fehlt uns bislang noch zu großen Teilen das Verständnis, ob und welche Auswirkungen diese Veränderungen auf den gesamten Organismus haben.

Natürlich ist CRISPR ein revolutionäres Verfahren, welches die Zukunft der Menschheit prägen kann. Doch aufgrund der Möglichkeiten, die sich daraus ergeben, sollte man Vorsicht walten lassen. Denn was passiert, wenn man anstatt Krankheiten auszurotten, im embryonalen Stadium in die Entwicklung des Menschen eingreift? Seit der Entdeckung dieser Technologie sind bereits Begriffe wie „Designerbaby“ gefallen. Mein Baby soll schwarze Haare, blaue Augen und einen IQ von 160 haben, kein Problem! Diese ethischen Bedenken in den Eingriff der menschlichen Evolution können letztendlich jedoch nur durch weltweite Regularien und eine transparente Kommunikation ausgeräumt werden. Deswegen haben die Entdecker dieses Verfahrens bereits 2015 zu einem Stillstand der Embryonalforschung ausgerufen, bis diese Themen geklärt sind.


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