{"id":15343,"date":"2017-09-07T00:00:00","date_gmt":"2017-09-07T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/hdbuzzwp.codev.codev\/?p=15343"},"modified":"2025-12-07T13:07:34","modified_gmt":"2025-12-07T13:07:34","slug":"244-3","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/de.hdbuzz.net\/244-3\/","title":{"rendered":"Ein Schritt vorw\u00e4rts f\u00fcr die Genbearbeitung: CRISPR-Cas9 und HD"},"content":{"rendered":"\n

CRISPR-Cas9 ist eine experimentelle Genbearbeitungstechnik, mit der pr\u00e4zise Ver\u00e4nderungen in der DNA vorgenommen werden. Zum ersten Mal haben Wissenschaftler diesen Ansatz verwendet, um die Huntington-Krankheit-Mutation in den Gehirnzellen einer Maus anzugreifen. Andere Forscher verfeinern CRISPR-Cas9, um es effizienter, spezifischer und sicherer zu machen. Es ist noch ein weiter Weg bis zum Einsatz bei HD-Patienten, aber die Anwendung bei M\u00e4usen ist ein aufregender Schritt nach vorn. <\/em><\/p>\n\n

Genbearbeitung mit CRISPR-Cas9<\/h2>\n\n

DNA ist der grundlegende Code, der das Wachstum und die Funktion lebender Zellen steuert. Unsere F\u00e4higkeit, diesen Code zu manipulieren, einst Stoff der Science-Fiction, hat begonnen, die Forschung an Erbkrankheiten wie der Huntington-Krankheit voranzutreiben. Das Design und die Anwendung von Werkzeugen zur Ver\u00e4nderung der DNA wird als Genbearbeitung<\/g> bezeichnet, und ein Werkzeug, das in letzter Zeit Aufmerksamkeit erregt hat, wird CRISPR-Cas9 genannt. Seit seiner Einf\u00fchrung haben HD-Wissenschaftler die M\u00f6glichkeit untersucht, dass CRISPR-Cas9 verwendet werden k\u00f6nnte, um die genetische Mutation, die HD verursacht, herauszuschneiden. <\/p>\n\n\n

\"Genbearbeitungstechniken
Genbearbeitungstechniken f\u00fchren zu einer dauerhaften Ver\u00e4nderung des DNA-Codes\n\n<\/figcaption><\/figure>\n\n\n

Diese experimentelle Technik ist noch nicht bereit, an Menschen ausprobiert zu werden, aber sie hat sich schnell von Reagenzgl\u00e4sern \u00fcber lebende Zellen zu Organismen entwickelt. J\u00fcngste Arbeiten von mehreren Forschungsgruppen haben gezeigt, dass CRISPR-Cas9 verwendet werden kann, um das HD-Gen im Gehirn einer lebenden Maus zu bearbeiten. Noch aufregender ist, dass die neuesten Ergebnisse eines Labors eine verbesserte HD-Mausverhalten zeigen, nachdem CRISPR-Cas9 ins Gehirn eingebracht wurde. Diese Genbearbeitungstechnologie wird immer ausgefeilter, und mehrere HD-Forschungsteams passen sie an die Herausforderungen der HD-Therapie an. Sprechen wir dar\u00fcber, wie CRISPR-Cas9 funktioniert, seine Anwendung auf HD und warum Sicherheit in diesem Stadium ein Problem darstellt. <\/p>\n\n

Das HD-Gen: Die Geschichte bearbeiten<\/h2>\n\n

HD wird durch eine unerw\u00fcnschte Erg\u00e4nzung des genetischen Codes verursacht. Milliarden von biologischen Bausteinen, die Nukleotide C, G, A und T, finden sich im vollst\u00e4ndigen DNA-Code. Diese Nukleotide werden in Bl\u00f6cken gelesen und interpretiert – Abschnitte des Gens, die als Exons bekannt sind. Sie k\u00f6nnen sich ein Nukleotid als einen Buchstaben vorstellen, drei Nukleotide als ein Wort, ein Exon als einen Satz, das Gen als einen Absatz und das vollst\u00e4ndige Genom als eine Bedienungsanleitung, die alle Teile beschreibt, die f\u00fcr das Wachstum und die Funktion von Zellen ben\u00f6tigt werden. <\/p>\n\n

Zoomen wir auf einen Absatz der Geschichte, das Gen, das HD verursacht. Bei Menschen, die dazu bestimmt sind, HD zu entwickeln, enth\u00e4lt der erste Satz einen Fehler: eine Kette von C-A-G-Buchstaben, die immer weiter geht… und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter und immer weiter… viel \u00f6fter als n\u00f6tig. Was w\u00e4re, wenn wir den CAG-Repeat-Fehler bearbeiten k\u00f6nnten, wie das L\u00f6schen all dieser zus\u00e4tzlichen \u201eimmer-weiter\u201c-Wiederholungen aus dem vorherigen Satz? Dies ist der Hauptfokus der Genbearbeitung in der HD-Forschung, und CRISPR-Cas9 ist einer von mehreren Ans\u00e4tzen. <\/p>\n\n

CRISPR-Cas9: Den Schnitt machen<\/h2>\n\n

Es gibt kein \u00c4quivalent zu Textverarbeitungssoftware, um Gene zu bearbeiten. Um Gene auf mikroskopischer Ebene zu reparieren, eine Zelle nach der anderen, muss der fehlerhafte Code lokalisiert und physisch geschnitten werden \u2013 und das ist es, was CRISPR-Cas9 tut. Dieses Schneiden erfordert zwei Komponenten: (1) eine Guide-RNA<\/strong> und (2) ein Schneideenzym namens Cas9<\/strong>. Hier ist eine einfache Analogie: Stellen Sie sich vor, Sie m\u00f6chten ein St\u00fcck Band schneiden, aber Ihr Freund hat die Schere. Sie k\u00f6nnten das Band mit zwei H\u00e4nden festhalten und festziehen, um Ihrem Freund genau zu zeigen, wo er schneiden soll. Das ist CRISPR-Cas9, auf mikroskopischer Ebene: Die Guide-RNA findet und pr\u00e4sentiert die richtige Stelle auf der DNA, und die Cas9 fungiert als Schere und schneidet die DNA tats\u00e4chlich. <\/p>\n\n

Im Labor k\u00f6nnen Wissenschaftler spezifische Guide-RNAs entwerfen, die Cas9 zeigen, wo zweimal geschnitten werden soll, auf beiden Seiten des extra langen Abschnitts von C-A-G-Wiederholungen im HD-Gen. Dann k\u00f6nnen die neuen Enden zusammengef\u00fcgt werden, wodurch der anst\u00f6\u00dfige Teil dauerhaft entfernt wird. So verwenden Wissenschaftler CRISPR-Cas9, um genetische Sequenzen zu bearbeiten<\/em>. <\/p>\n\n

Wie bei jeder aufregenden neuen Technologie haben Forscher mit dem CRISPR-Cas9-System gespielt, um neue Wege zur Nutzung des Werkzeugs zu entdecken. Schon fr\u00fch erkannten die Forscher, dass sie CRISPR-Cas9 verwenden k\u00f6nnten, um ziemlich einfach einzelne Schnitte in einem bestimmten Gen zu machen. Der Reparaturprozess, den Zellen verwenden, um diese Schnitte zu reparieren, ist fehleranf\u00e4llig und f\u00fchrt h\u00e4ufig dazu, dass winzige Teile der genetischen Information verloren gehen. <\/p>\n\n

Stellen Sie sich als Analogie vor, Sie w\u00fcrden am Esstisch eine SMS an einen Freund tippen, in der steht: \u201eBitte gib die Butter weiter\u201c. Wenn Sie versehentlich ein paar Buchstaben \u00fcbersprungen haben \u2013 sagen wir \u201ele\u201c \u2013 aber die Struktur der Nachricht beibehalten haben, w\u00fcrde Ihr Freund Folgendes erhalten: \u201epasepa ssth ebu tterxx\u201c. Wenn genetische Botschaften mit kleinen L\u00f6schungen wie dieser durcheinander geraten, verf\u00fcgen Zellen \u00fcber Mechanismen, um die Fehler zu erkennen und ihren Inhalt zu ignorieren. Dies gibt Forschern die M\u00f6glichkeit, CRISPR-Cas9 zu verwenden, um ein Gen effektiv zu l\u00f6schen<\/em>, anstatt die Sequenz auf spezifischere Weise zu bearbeiten<\/em>. <\/p>\n\n

CRISPR-Cas9 im HD-Mausgehirn<\/h2>\n\n

Ein paar Forschungsgruppen haben gerade entdeckt, dass es m\u00f6glich ist, das HD-Gen im Gehirn einer lebenden Maus zu bearbeiten. Vor kurzem fand ein Team unter der Leitung von Xiao-Jiang Li, der an der Emory University in den USA arbeitet, heraus, dass winzige Schnitte im HD-Gen positive Auswirkungen auf HD-M\u00e4use haben k\u00f6nnten. F\u00fcr diese Experimente verwendeten sie CRISPR-Cas9 im L\u00f6schmodus<\/em>, anstatt das HD-Gen zu bearbeiten<\/em>, um das lange C-A-G durch ein kurzes zu ersetzen. <\/p>\n\n

Um CRISPR-Cas9 in einer HD-Maus zu verwenden, werden die Guide-RNA und die Cas9-\u201eSchere\u201c von speziell entwickelten Viren getragen, die in das Gehirn injiziert werden m\u00fcssen. Lis Gruppe wandte diese Technik auf das Striatum an, einen Gehirnbereich, der Stimmung und Bewegung steuert und w\u00e4hrend der HD gesch\u00e4digt wird. Einige Wochen sp\u00e4ter hatten sich die CRISPR-Cas9-Komponenten auf viele Zellen ausgebreitet, das dysfunktionale HD-Gen deaktiviert und die Anzeichen von Stress auf den Neuronen hatten abgenommen. <\/p>\n\n

Nach drei Monaten gab es weniger sch\u00e4dliche Ansammlungen von Huntingtin-Protein in den Gehirnzellen, und die HD-M\u00e4use hatten sich bei Bewegungstests etwas verbessert. Der aufregendste Aspekt dieses Experiments war die Erholung \u00e4lterer M\u00e4use, die bereits Symptome entwickelt hatten. Sogar 9 Monate alte M\u00e4use (etwa im mittleren Alter) verbesserten sich nach den Injektionen, was darauf hindeutet, dass sich ihr Gehirn nach einem halben Leben voller Sch\u00e4den teilweise erholen k\u00f6nnte. <\/p>\n\n

Mit Vorsicht vorgehen<\/h2>\n\n

Die meisten Menschen mit HD haben nur eine Kopie des mutierten Gens und eine andere Kopie, die vollkommen gesund ist. Es gibt einige Bedenken hinsichtlich der Verwendung von CRISPR-Cas9 als Therapie, da es zwar den besch\u00e4digten Teil aus dem HD-Gen l\u00f6schen k\u00f6nnte, aber auch dauerhaft einen Teil der gesunden Kopie entfernen k\u00f6nnte. Das Li-Labor f\u00fchrte auch einige Experimente durch, um diese Frage indirekt anzugehen, indem es mit M\u00e4usen arbeitete, die zwei<\/em> fehlerhafte Kopien des HD-Gens hatten, und CRISPR-Cas9 verwendete, um beide zu entfernen. Es bestand keine unmittelbare Gefahr f\u00fcr die M\u00e4use, obwohl sie nur wenige Wochen lang \u00fcberwacht wurden. <\/p>\n\n

\u201eDer aufregendste Aspekt dieses Experiments war die Erholung \u00e4lterer M\u00e4use, die bereits Symptome entwickelt hatten.\u201c\n\n<\/p><\/blockquote><\/figure>\n\n

Die Sicherheit der Beeintr\u00e4chtigung der normalen Kopie des HD-Gens ist wichtig, angesichts der laufenden klinischen Studie eines Huntingtin-senkenden ASO<\/a>. Das Medikament reduziert den Spiegel sowohl der mutierten als auch der gesunden Kopie des HD-Gens. Einige Forschungsergebnisse an M\u00e4usen haben gezeigt, dass dies im sp\u00e4teren Leben harmlos ist, aber es ist schwer, sicher zu sein, da die Lebensdauer einer Maus viel k\u00fcrzer ist als die eines Menschen. Die Unternehmen, die die ASO-Studie durchf\u00fchren – Roche und Ionis – sind sich dieser Risiken bewusst und \u00fcberwachen die Probanden in der Studie sorgf\u00e4ltig auf Anzeichen von Problemen, die durch die Senkung des HD-Gens verursacht werden. <\/p>\n\n

Es gibt andere wichtige Unterschiede zwischen ASO-Medikamenten und dem CRISPR-Cas9-Ansatz. Die aktuelle ASO-Studie am Menschen ist eine Huntingtin-Senkung<\/em> oder Gen-Stilllegung<\/em>-Therapie, die darauf abzielt, beide Kopien des HD-Gens in kurzen Sch\u00fcben zu deaktivieren. Wenn die Behandlung gestoppt wird, wird das Gen seine Funktion wiedererlangen. Umgekehrt erzeugt die Gen-Bearbeitung<\/em> mit CRISPR-Cas9 eine dauerhafte Ver\u00e4nderung der DNA und muss daher mit noch mehr Vorsicht angegangen werden. Es gibt Beweise daf\u00fcr, dass das HD-Gen, ob besch\u00e4digt oder nicht, wichtige Funktionen in der Zelle hat, und wir wollen keine dauerhaften Nebenwirkungen riskieren. Die gute Nachricht ist, dass HD-Wissenschaftler die Herausforderung angehen, die gesunde Kopie des Gens zu vermeiden, bekannt als ein allelspezifischer Ansatz. <\/p>\n\n

Verbesserung der Genbearbeitungstechniken<\/h2>\n\n

Zwei Gruppen haben k\u00fcrzlich die CRISPR-Cas9-Technik verbessert und sie verwendet, um nur die besch\u00e4digte Kopie des Gens zu schneiden und zu inaktivieren. Ein Team unter der Leitung von Jong-Min Lee am Massachusetts General Hospital nahm eine allelspezifische Deletion mit clever entworfenen Guide-RNAs vor. Die Guides suchten nach winzigen Diskrepanzen in den DNA-Buchstaben in der N\u00e4he der HD-Mutation und lenkten zwei Cas9-Schnitte. Ihr Ansatz ist neuartig, da Genbearbeitungen je nach der DNA einer Person \u201epersonalisiert\u201c werden k\u00f6nnten. <\/p>\n\n

Eine zweite Gruppe unter der Leitung von Beverly Davidson am Children\u2019s Hospital of Philadelphia verwendete einen \u00e4hnlichen Ansatz, um nur auf das mutierte Gen abzuzielen und kleinere Schnitte mit Cas9 zu machen. Dies stoppte die Produktion mehrerer sch\u00e4dlicher Huntingtin-Proteine. Wie Lis Gruppe konnten sie auch das HD-Gen im Gehirn einer lebenden Maus inaktivieren. Ob eine der beiden aktualisierten CRISPR-Techniken das Verhalten einer HD-Maus verbessern wird, bleibt abzuwarten, aber beide Innovationen sind ein Schritt in Richtung der Gentherapien der Zukunft. <\/p>\n\n

Herausforderungen f\u00fcr die Genbearbeitung<\/h2>\n\n

Wir freuen uns \u00fcber die Verwendung der Genbearbeitung, um HD besser zu verstehen. Die Verwendung von CRISPR in einer lebenden Maus und die Entwicklung allelspezifischer Ans\u00e4tze stellen bedeutende Fortschritte dar, aber es gibt mehrere H\u00fcrden zu \u00fcberwinden, bevor CRISPR-Cas9 zu einer HD-Behandlung entwickelt werden kann. Hier sind die wichtigsten Herausforderungen, vor denen Forscher stehen, und unser aktueller Wissensstand: <\/p>\n\n

    \n\n
  1. \n

    Pr\u00e4zision<\/strong>: Sicherstellen, dass die Cas9 nur das Gen schneidet, f\u00fcr das sie entwickelt wurde, und nicht anderswo zuf\u00e4lligen Schaden anrichtet. Wissenschaftler scheinen auf dem besten Weg zu sein, sicherzustellen, dass CRISPR sehr spezifisch ist. <\/p>\n\n<\/li>\n\n\n\n

  2. \n

    Allelspezifit\u00e4t<\/strong>: Sicherstellen, dass nur die mutierte Kopie des HD-Gens und nicht die gesunde entfernt wird. Die Forschung, die wir hier beschrieben haben, ist ein aufregender Schritt nach vorn. <\/p>\n\n<\/li>\n\n\n\n

  3. \n

    Verabreichung<\/strong>: Sicherstellen, dass die CRISPR-Cas9-Maschinerie in viele Neuronen im Gehirn eindringt und das HD-Gen aus jedem entfernt. Jetzt wissen wir, dass es in einer Maus m\u00f6glich ist, aber es bleibt eine gro\u00dfe H\u00fcrde f\u00fcr jede Therapie, die zur Behandlung des menschlichen Gehirns eingesetzt wird. <\/p>\n\n<\/li>\n\n\n\n

  4. \n

    Kurzfristige Sicherheit<\/strong>: Sicherstellen, dass das L\u00f6schen eines Teils des HD-Gens keine unmittelbaren neurologischen Probleme oder sogar den Tod verursacht. Bisher scheint dies der Fall zu sein. <\/p>\n\n<\/li>\n\n\n\n

  5. \n

    Langfristige Sicherheit<\/strong>: Sicherstellen, dass die Bearbeitung des HD-Gens \u00fcber einen langen Zeitraum sicher w\u00e4re. Dies ist eine sehr schwierige Frage, die an M\u00e4usen zu untersuchen ist. Wir k\u00f6nnen Antworten durch Primatenexperimente oder durch weniger dauerhafte Techniken in klinischen Studien finden. <\/p>\n\n<\/li>\n\n\n<\/ol>\n\n

    Die Huntingtin-senkende ASO-Studie befindet sich noch in fr\u00fchen Sicherheitsphasen, aber der Ansatz hat bisher vielversprechend gezeigt. Die Genbearbeitung k\u00f6nnte dauerhafte Ver\u00e4nderungen an dem einf\u00fchren, was im DNA-Code geschrieben steht, mit tiefgreifenden Konsequenzen. Die sichere Verwendung von CRISPR-Cas9 wird exponentiell schwieriger, je n\u00e4her es an die Klinik r\u00fcckt. Dennoch zeigt die n\u00e4chste Generation dieser Technologie unglaubliches Potenzial, und viele K\u00f6pfe bringen sie auf innovative Weise voran. <\/p>\n\n

    Mehr erfahren<\/h4>\n\n