Forschende des Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) in Würzburg und Wissenschaftler aus den USA haben eine neue Art der sogenannten Crispr-Genschere entdeckt. Das teilte HIRI-Sprecherin Britta Grigull an diesem Mittwoch mit. Die Entdeckung könnte nach Angaben des HIRI neue Möglichkeiten in der Diagnostik und Therapie von Erkrankungen eröffnen.
Grundlage sei eine bislang unbekannte Nuklease namens Cas12a2 – diese könne man nicht nur als Genschere, sondern quasi als "Schweizer Taschenmesser" verstehen, so Prof. Chase Beisel, Leiter der Abteilung "Biologie synthetischer RNA" am HIRI. Cas-Proteine werden auch Nukleasen genannt, weil sie Nukleinsäuren - RNA oder DNA - zerlegen können. Cas12a2 könne, anders als jede andere Nuklease, auch DNA in der Zelle selbst zerstören. In der Folge werde die infizierte Zelle abgeschaltet und eine Übertragung der Infektion verhindert.
Nachweis von Viren und Bakterien und Schutz vor Infektionen
Wie aber funktioniert das genau? Crispr-Cas ist eine molekularbiologische Methode, die DNA durchschneiden kann und deshalb als Genschere bezeichnet wird. Der Grundmechanismus entstammt laut HIRI der Immunabwehr von Bakterien: Eine Nuklease erkennt bei diesem System die RNA oder DNA eines eindringenden Erregers, steuert diese an und aktiviert damit deren Spaltung, die den Eindringling unschädlich macht. Diese Methode wird unter anderem genutzt, um Erbgut zu verändern und einzelne Bausteine einzufügen, zu entfernen oder auszuschalten.
Bei ihren Forschungen zu solchen Crispr-Nukleasen haben die Wissenschaftler um Beisel nun Cas12a2 entdeckt. Der entscheidende Unterschied zu anderen Nukleasen liegt laut HIRI in der Fähigkeit, nicht nur die RNA oder DNA eines Eindringlings ausschalten zu können. Vielmehr könne Cas12a2 auch RNA und DNA in der Zelle schädigen – was dazu führe, dass eine infizierte Zelle an ihrem weiteren Wachstum gehindert werde.
Die Folge: Die Würzburger Entdeckung könnte nach Angaben des HIRI künftig neue Chancen für die Diagnostik und Therapie von Erkrankungen bieten. So könnte Cas12a2 helfen, Viren oder Bakterien nachzuweisen und Menschen künftig vor Infektionen zu schützen.
Beisel forscht seit 2018 in Würzburg im Bereich RNA-Engineering. Die aktuellen Untersuchungen an Crispr-Cas-Systemen führte er in Kooperation mit dem amerikanischen Biotech-Unternehmen Benson Hill der Utah State University und der University of Texas durch. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Nature veröffentlicht.
