Wissenschaftler erstellen genetischen „Stift“, der häufige Herzerkrankungen korrigiert | Wissenschaft & Technik

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Wissenschaftler erstellen genetischen „Stift“, der häufige Herzerkrankungen korrigiert |  Wissenschaft & Technik

Die Gen-Editing-Techniken, die die Medizin seit 2016 revolutioniert haben, könnten laut einer kürzlich von einem der weltweit führenden Wissenschaftler, Eric Olson, Ph.D. , aus den USA. Sein Team war in der Lage, zwei Buchstaben – oder Basen – der ungefähr 3.000 Millionen zu modifizieren, aus denen die DNA einer Maus besteht. Diese Veränderung reichte aus, um ein Protein zum Schweigen zu bringen, das mit mehreren Herz-Kreislauf-Problemen in Verbindung steht. Olson ist vorsichtig, hebt aber die potenziellen Vorteile dieser neuen Strategie hervor: Da Herzzellen ein Leben lang halten, ist es nur eine Frage der einmaligen Umstellung.

DNA ist wie ein Rezeptbuch für die Herstellung von Proteinen, den winzigen Maschinen, die sich um die Hauptaufgaben in einem Lebewesen kümmern: Sauerstoff durch das Blut transportieren, Viren bekämpfen, Nahrung verdauen. Dieses Handbuch besteht aus vier Buchstaben, die millionenfach wiederholt werden: ATGGCGAGTTGC… jeder dieser Buchstaben ist der Anfangsbuchstabe einer chemischen Verbindung mit unterschiedlichen Mengen an Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff: Adenin (C₅H₅N₅), Cytosin (C₄H₅N₃O), Guanin ( C₅H₅N₅O) und Thymin (C₅H₆N₂O₂). Olsons Gruppe benutzte „einen Stift mit feiner Spitze“, um ein paar Mal ein A in ein G zu ändern; jetzt ist das Rezept nicht mehr dasselbe.

Die Geschichte dieses ultrapräzisen Stifts reicht bis ins Jahr 2003 zurück, als der spanische Wissenschaftler Francis Mojica zufällig entdeckte, dass einige Mikroben aus den Salinen von Santa Pola in Alicante, Spanien, Molekularscheren verwendeten, um eindringende Viren zu identifizieren und ihr genetisches Material zu schneiden. Mojica von der Universität Alicante nannte diesen Mechanismus CRISPR. Dann, im Jahr 2012, bemerkten die französische Biochemikerin Emmanuelle Charpentier und die amerikanische Chemikerin Jennifer Doudna, dass diese mikrobielle Schere verwendet werden kann, um die DNA jedes Lebewesens zu verändern, eine Entdeckung, die ihnen den Nobelpreis für Chemie einbrachte. Jetzt hat das Team von Eric Olson eine der genauesten Versionen dieser CRISPR-Tools verwendet: die sogenannten Basiseditoren, die 2016 vom Amerikaner David Liu erfunden wurden, einem Chemiker der Harvard University, der als eines der Genies der modernen Wissenschaft gilt.

Liu selbst begrüßt das neue Experiment und hält es für einen cleveren Einsatz von Basiseditoren, der die Möglichkeit eröffnet, bestimmte Arten von Herzerkrankungen nicht nur zu behandeln, sondern auch ihre Entwicklung zu verhindern, entweder spontan oder nach einer Verletzung. Bisher konzentrierten sich die ersten rudimentären CRISPR-Techniken darauf, bestimmte Mutationen zu korrigieren, die seltene Krankheiten verursachen; Die neue Studie trägt dazu bei, die therapeutischen Anwendungen von Baseneditoren über die Behandlung einer einzelnen Genmutation hinaus zu erweitern. Details des Experiments wurden in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Eric Olson vom Southwestern Medical Center der University of Texas sprach über seine Forschung zu EL PAÍS per Videokonferenz aus Dallas, Texas, begleitet von einem spanischen Kollegen aus seinem Labor, dem Biologen Xurde Menéndez Caravia, Mitautor der neuen Studie, der erklärte dass die Ergebnisse des ersten Proof of Concept sehr vielversprechend sind. Die Technik scheint bei Mäusen sicher zu sein; Jetzt geht es darum, die möglichen langfristigen Auswirkungen zu untersuchen.

Die Forscher modifizierten die Rezeptur für ein Protein namens CaMKII delta, dessen Hyperaktivierung verschiedene Herz-Kreislauf-Probleme wie Herzrhythmusstörungen, Herzinsuffizienz oder Schäden am Herzmuskel nach einem Herzinfarkt verursacht. Durch das Ändern von zwei Buchstaben im Rezept wird das resultierende Protein nicht hyperaktiviert. Olsons Team verwendete diese Technik bei Mäusen mit Herzschäden nach einem Herzinfarkt, einem Phänomen, das als Ischämie-Reperfusionsverletzung bekannt ist. Die Organe der Nagetiere erlangten nach der genetischen Bearbeitung ihrer Zellen ihre Funktion zurück. „Als Therapie für große Bevölkerungsgruppen wäre es eine Revolution. Wir sprechen über Myokardinfarkte: Mit dieser Technik könnten potenziell Millionen Menschen behandelt werden“, sagt Menéndez Caravia.

Der spanische Biologe Xurde Menéndez Caravia in seinem Labor in Dallas (USA).koordinierte Weltzeit

Das amerikanische Unternehmen Verve Therapeutics verwendet bereits eine ähnliche Strategie, um ein Gen zu deaktivieren, das mit einem hohen Spiegel an schlechtem Cholesterin in Verbindung gebracht wird. Nach vielversprechenden Ergebnissen bei Affen startete das Unternehmen im Juli eine klinische Studie mit Menschen. Der Unterschied, erklärt Olson, besteht darin, dass Verve Therapeutics Basiseditoren verwendet, um ein Gen vollständig auszuschalten, während sein Team sie verwendet, um seine Funktion subtil zu korrigieren. David Liu selbst gründete ein Unternehmen, Beam Therapeutics, das im November einen Versuch mit Basisredakteuren bei Patienten mit Sichelzellenanämie, einer erblichen Erkrankung der roten Blutkörperchen, begann.

Olson ist sich der Grenzen seiner Studie bewusst. „Wirkt es bei Tieren außer bei Mäusen? Wir haben es natürlich nicht bei einem Primaten getestet, schon gar nicht bei einem Menschen. Wir müssten also sicherstellen, dass es effektiv und sicher ist. Außerdem denke ich, dass die langfristigen Auswirkungen dieser Therapie untersucht werden müssten, denn wenn sie einmal korrigiert ist, ist sie für immer“, räumt der Wissenschaftler ein.

Für den Genetiker Lluís Montoliu vom Nationalen Zentrum für Biotechnologie in Spanien sind Datenbankeditoren eine erstaunliche Leistung. „Es ist eine großartige Idee, die David Liu 2016 hatte, und in nur sechs Jahren sprechen wir bereits über Anwendungen bei Tieren und sogar beim Menschen“, freut er sich. Montoliu weist darauf hin, dass die Herausgeber der Basis kürzlich Alyssa das Leben gerettet haben, einem britischen Mädchen, das an sehr aggressiver Leukämie litt und mit weißen Spenderblutkörperchen behandelt wurde, die mit dem revolutionären Stift mit feiner Spitze modifiziert wurden.

Das Labor von David Liu verbessert ständig seine Basiseditoren und bringt regelmäßig neue, genauere Versionen hervor, bis zu dem Punkt, an dem Genetiker auf der ganzen Welt kaum noch Schritt halten können, sagt Montoliu. Der spanische Forscher betont jedoch, dass die Technik noch nicht perfekt ist und einige unerwünschte Buchstabenänderungen hervorrufen kann; dies ist bei Mäusen von Eric Olson aufgetreten, obwohl anscheinend ohne nachteilige Auswirkungen.

Auch der Kardiologe Javier Limeres ist sehr vorsichtig. In seinem Krankenhaus, dem Vall d’Hebron in Barcelona, ​​​​Spanien, haben sie Moleküle untersucht, die Herzschäden durch Ischämie und Reperfusion bei Mäusen und sogar bei Schweinen reduzieren konnten. „Es gab sehr positive Daten, aber als diese Moleküle am Menschen getestet wurden, waren die Ergebnisse nicht dieselben“, erklärt Limeres, Präsident des Bereichs Familiäre Herzerkrankungen und kardiovaskuläre Genetik der Spanischen Gesellschaft für Kardiologie. Der Mediziner bekennt sich aber auch begeistert: „Gene Editing eröffnet ein sehr breites Spektrum an Möglichkeiten. Ich denke, es ist die dritte Revolution in der Medizin, nach Operationen und Medikamenten.“