Mega, Crispr, Finger? Die Techniken des Genome Editings

Mega, Crispr, Finger? Die Techniken des Genome Editings

Pipettieren im Labor Bildquelle: © Dmitry Nikolaev / Fotolia

Unter dem Begriff Genome Editing werden derzeit zwei neue molekularbiologische Systeme zusammengefasst, die Mutationen an einzelnen Erbgutbausteinen gezielt herbeiführen: (1) die Oligonukleotid gerichtete Mutagenese und (2) die ortsspezifische Nuklease (site specific nucleases; SSN). Beide zielen darauf ab eine Änderung in der DNA-Sequenz herbeizuführen.

Bei der Oligonukleotid gerichteten Mutagenese wird ein kurzer veränderter DNA-Abschnitt genutzt, welcher sich an einer oder wenigen Stellen von der Zielsequenz unterscheidet, um an einer definierten Stelle eine Mutation im Erbgut zu induzieren (Punktmutation).

Die ortsspezifischen Nukleasen bestehen aus zwei Elementen. Ein Element des Systems erkennt die zu verändernde Erbgutsequenz, ein zweites schneidet das Erbgut an eben dieser Stelle. Es gibt vier sich ähnelnde Systeme ortsspezifischer Nukleasen: die Meganukleasen, die Zink-Finger-Nukleasen (ZFN), die Transcription Activator Like Effector Nukleasen (TALEN) und das Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR associated Systems (CRISPR/Cas System).

Die Reparatur der durch die neuen Techniken erzeugten Brüche orientiert sich dabei an den natürlichen molekularen Reparaturmechanismen der Zelle, die zum Beispiel Fehler beim Kopieren von Erbgut in den Zellen beheben. So können einzelne Bausteine des Erbguts ausgeschnitten oder neu kombiniert werden. Bedingt durch die zelleigenen Systeme können so auch einzelne Bausteine hinzufügt werden, ähnlich wie bei natürlichen oder induzierten Mutationen durch Chemikalien oder Bestrahlung. Allerdings besteht ein gravierender Unterschied darin, dass die Veränderungen nicht wie bei Mutationszucht ungerichtet erfolgen, sondern gezielt an gewollten Stellen.

Kurzfilm: Genome Editing mit Crispr/Cas9

Wie funktioniert CRIPSR/CAS9 in der Zelle? Ein Kurzfilm der Max-Planck-Gesellschaft macht die Mechanismen, die in der Zelle ablaufen, sichtbar.