CRISPR/Cas9-System: Ein revolutionäres neues genetisches Tool

-CRISPR =Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats

-sind Abschnitte sich wiederholender DNA (“repeats”) in Prokaryonten.

- CRISPR wurde ursprünglich in Bakterien entdeckt und ist Teil ihres adaptiven Immunsystems gegen virale Infektionen.

-besteht aus einer Genschere (Cas9 Nuklease), die DNA zerschneiden kann, und DNA-Sequenzvorlagen (small guide RNA, sgRNA), welche die DNA-Sequenzen identifiziert, die zerschnitten werden sollen.

-Nach einer viralen Infektion speichern Bakterien kurze DNA-Sequenzen des Virus. Bei einer erneuten Infektion mit diesem Virus erkennt das System die identische DNA-Sequenz und leitet die DNA-Schere an, die Viren-D NA zu zerschneiden. Dadurch wird die Vermehrung des Virus verhindert.

Das CRISPR/Cas9-System wird in der Gentechnik zur Erzeugung von gentechnisch veränderten Zellen/Organismen genutzt.

1.Genreperatur

2.Zerstörung eines Gens (z.B. HIV- Gentherapie)

Genreparatur

Zerstörung eines Gens (z.B. HIV- Gentherapie)

In diesem Fall besteht das CRISPR/Cas9 System aus folgenden funktionellen Einheiten:

-Eine Leit-RNA wird so erstellt, dass sie an ein bestimmtes Gen bindet.

-In Kombination mit einer zweiten RNA-Struktur führt es die molekulare Schere (Cas9) an das Ziel-Gen heran.

-Nachdem CRISPR/Cas9 das mutierte Gen (Ziel-Gen) zerschnitten hat, kann es mit einer geeigneten Vorlage durch homologe Rekombination repariert werden.

-Dafür wird ein intaktes Gen mithilfe von Viren oder Plasmiden in die Zelle eingebracht.

-Bei der Reparatur kommt ein Mechanismus zum Zuge, der auch bei natürlichen Doppelstrangbrüchen abläuft.

Das HIV-Virus braucht ein Protein namens CCR5, um die Immunzellen eines Patienten zu infizieren. Ist das entsprechende Gen defekt, ist eine Person immun (d.h. resistent) gegen eine HIV Infektion. Ziel der HIV-Gentherapie ist daher, das CCR5 in den Zellen der Patienten zu zerstören. Dafür wird das Gen durch CRISPR/Cas9 zerschnitten. Beim natürlichen Zusammenfügen der losen Enden wird oft ein zusätzlicher Baustein eingefügt, so dass das Gen kaputt bleibt.