Im vergangenen Jahr gab es den Chemie-Nobelpreis für eine ungewöhnlich junge Entdeckung: die Genschere CRISPR-Cas9. Innerhalb eines Jahrzehnts hat diese Möglichkeit, gezielt Erbgutabschnitte zu verändern, zahlreiche Bereiche der Biowissenschaften verändert. Jetzt hat ein Team der TU München Hühner und Schweine so verändert, dass deren Organe in allen Entwicklungsstadien den enzymatischen Teil der Genschere selbst herstellen. Das vereinfacht und beschleunigt Forschungsvorhaben, bei denen die Tiere beispielsweise als Krankheitsmodelle für den Menschen genutzt werden.
„Tiere liefern die Genschere gleich mit“
CRISPR-Cas9 besteht neben dem Enzym Cas9, das die DNA schneidet und so den Einbau von Veränderungen ermöglicht, aus einer sogenannte guide-RNA, einer kurzen Sequenz, die das Enzym an die richtige Stelle der DNA dirigiert. „Die von uns generierten Tiere liefern die Genschere – das Cas9-Protein – gleich mit. Es müssen also nur noch die leitenden RNAs eingebracht werden, um Tiere zu bekommen, die bestimmte genetische Eigenschaften haben“, erklärt Benjamin Schusser, Professor für Biotechnologie der Reproduktion an der TU München. „Wir konnten sowohl Anwendungen in Hühnerembryonen als auch in lebenden Schweinen zeigen.“ Details berichtet das Team im Fachjournals „PNAS“.
Langwierige Züchtungsschritte entfallen
In der medizinischen Forschung werden viele Studien zunächst an Tieren durchgeführt, oftmals an Mäusen, weil die sich schnell vermehren und sich die Folgen eingeführter genetischer Veränderungen ebenso schnell an den Tieren beobachten lassen. Besser geeignet als Mäuse wären für diesen Zweck Schweine, die in Anatomie und Physiologie dem Menschen mehr ähneln als Mäuse. Da jedoch meist für jedes Forschungsziel eigene Tiermodelle etabliert werden müssen, machte die längere Generationendauer Schweine bislang unattraktiv.
„Das Vorhandensein von Cas9 in den Zellen beschleunigt und vereinfacht die Prozesse nun deutlich“, erläutert Angelika Schnieke, Professorin für Biotechnologie der Nutztiere an der TU München. Die von der Forschungsgruppe erzeugten Tiere sind praktisch Allrounder, da nur noch die passende guideRNA eingeführt werden muss, um deren Effekte auf die DNA zu bewirken und die Auswirkungen zu studieren. Immer neue langwierige Züchtungen gentechnisch veränderter Tiere entfallen.
Zahlreiche Anwendungen in der Medizinforschung
Anhand der Schweine und Hühner mit eingebauter Genschere können die Forschenden nun beispielsweise die Entstehung von Krebs genauer untersuchen oder Therapien für den Menschen testen. Auch lässt sich beobachten, welche Gene an bestimmten Krankheiten beteiligt sind. „Der Mechanismus des CRISPR/Cas9-Systems kann außerdem zur Bekämpfung von Infektionen mit DNA-Viren nützlich sein“, berichtet Schusser. Erste Arbeiten in Zellkulturen hätten gezeigt, dass das für das Geflügel-Herpesvirus schon funktioniere.
Angelika Schnieke resümiert: „Unsere Cas9-exprimierenden Hühner und Schweine stellen eine innovative Ressource für Genom-Editierungen in den biomedizinischen und landwirtschaftlichen Wissenschaften dar.“ Selbstverständlich könnten diese Tiere auch anderen Forschungsgruppen zur Verfügung gestellt werden.
Bioökonomie / bl
Foto: Andreas Heddergott / TUM. Forschung an einem Hühnerembryo