In vielen Bereichen ist die gezielte Abtötung unerwünschter Zellen wichtig – ob in der Industrie oder Medizin. CRISPR-Technologien bieten auf diesem Gebiet bereits vielversprechende Möglichkeiten, um Mikroben zu erkennen und zu eliminieren. Anhand ihrer Aktivitätsmuster lassen sich Zellen unterscheiden, was sich dafür nutzen lässt, bestimmte Zelltypen zu entfernen. Forschende des Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) in Würzburg haben gemeinsam mit Forschenden der University of Utah und der Utah State University, USA, neue Erkenntnisse in diesem Bereich zur Nuklease Cas12a2 entdeckt.
Gezielte Eliminierung
Die bisherigen Methoden, um zum Beispiel Bakterien zu eliminieren, basieren auf CRISPR-Cas, einem bakteriellen Immunsystem, bei dem eine RNA eine Zielsequenz vorgibt und ein Cas-Protein die DNA schneidet. Wird die Leit-DNA so gewählt, dass sie zur DNA eines bestimmten Bakteriums passt, wird genau das Erbgut erkannt. Der Schnitt führt zu irreparablen Schäden und das Bakterium stirbt ab. In Eukaryoten hat sich der Einsatz jedoch als schwierig erwiesen. Genau hier setzt die aktuelle Studie an.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben eine neue CRISPR-Strategie entwickelt, durch die sich bestimmte Zellen gezielt abtöten lassen. Frühere Arbeiten haben bereits gezeigt, die CRISPR-Nuklease Cas12a2 RNA-Zielsequenzen erkennt und zu einer unspezifischen Spaltung sämtlicher Nukleinsäuren führt. „Das führt zu umfangreichen DNA-Schäden in Bakterien, wodurch deren Wachstum gestoppt und somit die Ausbreitung eines erkannten Eindringlings verhindert wird“, erläutert Chase Beisel, affiliierter Abteilungsleiter am HIRI. Im Gegensatz zu Cas9, die einzelne präzise Schnitte setzt, zerschneidet Cas12a2 alle DNA einer Zelle, die es antrifft und tötet damit die Zelle. Das Ziel ist hier nicht die Korrektur, sondern alles zu zerstören. Vor der aktuellen Studie war jedoch unbekannt, was Cas12a2 in eukaryotischen Zellen anrichtet.
Einsatz in Eukaryoten
Die aktuelle Studie zeigt, dass in Hefe- und menschlichen Zellen zwar Zellen mit der Zielsequenz zerstört werden, aber andere verschont blieben, denen die Zielsequenz fehlte. Somit erfolgt die Abtötung auch in menschlichen Zellen sequenzspezifisch. Zudem traten keine messbaren unbeabsichtigten Effekte auf. In der Studie wurden vor allem virusinfizierte Zellen und Krebszellen mit einer punktuellen Mutation ins Visier genommen. Die neue Technologie kann theoretisch jedoch jede RNA-Signatur anvisieren. Auch Genbearbeitungen ließen sich so verbessern, indem nur erfolgreich veränderte Zellen angereichert werden, der Rest wird durch die Nuklease addressiert.
Die neue Technologie bietet für Onkologie, chronische Infektionen und Genbearbeitung vielfältige Möglichkeiten. Neben der Wissenschaft und Medizin eignet sich die neue Methode auch für die Landwirtschaft.
Literatur:
Scholz P, Thompson J, Jackson RN, Beisel CL, Liu Y. et al.: RNA-triggered cell killing with CRISPR-Cas12a2. Nature (2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10466-y.
Quelle: idw
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