Gentafel: Forscher verändern Erbgut gezielt (Foto: Gabi Schoenemann, pixelio.de)

Halle an der Saale (pte016/26.04.2017/10:32) –

Mithilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas9 lässt sich das Erbgut von Lebewesen
gezielt verändern. Biologen der Martin-Luther-Universität
Halle-Wittenberg (MLU) http://uni-halle.de haben das System jetzt so weiterentwickelt, dass sich in Pflanzen nicht
nur einzelne Gene, sondern ganze Gen-Cluster ausschalten lassen. Ihre
Ergebnisse stellt die Forschergruppe in der Fachzeitschrift "The Plant
Journal" vor.

Protein Cas9 auf der Spur

Seit einigen Jahren arbeiten Wissenschaftler weltweit
daran, Werkzeuge zum Genome Editing, dem gezielten Eingreifen in das
Erbgut von Menschen, Tieren oder Pflanzen, zu verbessern. Besonders
vielversprechend ist dabei die Gen-Schere CRISPR/Cas9. Ein
CRISPR/Cas9-System besteht aus zwei Teilen.

"Da ist zum einen das Protein Cas9, das immer vorhanden
sein muss. Es fungiert als Schere, die die DNA an einer bestimmten
Stelle schneidet", sagt Johannes Stuttmann vom Institut für Biologie der
MLU. Der zweite Teil ist die sogenannte Guide-RNA, die das Cas9-Protein
an die gewünschte Stelle im Erbgut führt, damit genau an dieser Stelle
ein Schnitt gesetzt wird.

Mit konventionellen CRISPR-Verfahren lassen sich nur
einzelne Gene ansteuern und ausschalten. Das hat zwei Nachteile: "Im
Erbgut befinden sich häufig Gene mit ähnlichen oder gleichen Funktionen
hintereinander. Das bedeutet, dass ich mehrere Gene ausschalten muss, um
zum Beispiel eine bestimmte Eigenschaft in einer Pflanze zu
beeinflussen", so Stuttmann.

Verfahren bringt Vorteile

Das Verfahren der halleschen Forschergruppe setzt auf
mehrere Guide-RNAs, sodass mit einem Eingriff gleich mehrere Stellen im
Erbgut auf einmal verändert werden können. "Die Idee, mehrere Guide-RNAs
zu verwenden, wird von Forschern weltweit seit einiger Zeit verfolgt.
Wir haben ein Tool entwickelt, mit dem sich das schneller und einfacher
umsetzen lässt", fasst Stuttmann zusammen.

Ihr Verfahren haben die Wissenschaftler an der
Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) und an
Tabakpflanzen erprobt. In ihren Versuchen konnten sie 120.000 Basenpaare
aus dem Erbgut löschen – in früheren Arbeiten wurden nur etwa 1.500
Paare gelöscht. Ein weiterer Vorteil: Nachdem ein ganzes Gen-Cluster aus
dem Erbgut entfernt wurde, lassen sich die einzelnen Gen-Elemente in
Stücken wieder einfügen.