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Am 10. Dezember wurden mit Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna zum ersten Mal zwei Frauen mit dem Nobelpreis ausgestattet, und zwar für ihre Forschungen an der Genschere CRISPR-Cas9.

Doch was genau ist dieses CRISPR-Cas9 eigentlich? Es scheint ja sehr wichtig zu sein, wenn man für die Forschung daran sogar eine so hohe Auszeichnung wie den Nobelpreis bekommt?

CRISPR ist die Abkürzung von „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats“ und der Begriff Cas9 bezieht sich auf ein Protein, aber dazu später mehr.

Wie ihr bestimmt alle wisst (und wenn nicht dann fragt eure Biolehrer) dient die sogenannte Desoxyribonukleinacid, kurz DNA, als Bauplan für alle lebenden Wesen. Verändert man die DNA, dann verändert sich auch das Lebewesen.

Und um solche Veränderungen zu erzielen, gibt es Versuche von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt. Ziel ist es, z.B. durch radioaktive Bestrahlung von Zellen Pflanzen so zu verändern, dass Schädlinge weniger anrichten können, oder auch Tiere resistenter zu machen. Solche veränderten Pflanzen und Tiere gibt es schon, insbesondere pflanzliche Produkte kann man im Supermarkt kaufen, der Einsatz wird allerdings sehr kontrovers diskutiert.

Doch was hat das alles mit CRISPR-Cas9 zu tun und wie funktioniert das Verfahren?

Um das zu verstehen, müssen wir uns zunächst einmal mit Bakterien befassen. Bakterien werden schon seit Jahrhunderten von bestimmten Viren, sogenannten Bakteriophagen, befallen, die sich im Bakterium  reproduzieren. Dieses möchte das natürlich nicht, immerhin wird es bei diesem Vorgang zerstört. Zum Bedauern des Bakteriums gewinnen die Bakteriophagen aber fast immer, und nur in ganz wenigen Ausnahmen kann ein Bakterium einen Angriff überleben.

Aber wenn ein Bakterium einen Angriff überlebt, kann es einen Teil der Phagen-DNA erkennen und speichern. Im Falle eines erneuten Phagenangriffs wird mithilfe des Proteins Cas9 die gespeicherte DNA mit dem angreifenden Bakteriophagen abgeglichen und dieser kann zerstört werden, wenn es eine 100-prozentige Übereinstimmung gibt. Und diesen Vorgang nutzt man, um mittels Cas9 das Genom einer DNA zu verändern.

Dazu muss man unter Einsatz einer Sonde zunächst die Stelle finden, bei der eine Änderung durchgeführt werden soll. Wenn dies geschehen ist, setzt die Sonde dort an und durchschneidet den  DNA-Doppelstrang genau an dieser Stelle mithilfe des Cas9-Proteins, weshalb man bei dem Verfahren auch von einer Genschere spricht. Anschließend wird der durchtrennte Strang durch die zelleigenen Reparatursysteme wieder zusammengeflickt. Wichtig ist, dass anders als zum Beispiel bei der Bestrahlung mit radioaktiven Substanzen nur exakt die Stelle verändert wird, an der die Genschere ansetzt. Das Verfahren wird also sehr gezielt eingesetzt. Außerdem ist es preiswerter und einfacher durchzuführen als andere Methoden.

Und was bringt uns das für die Zukunft?

CRISPR-Cas9 kann in der Zukunft ein sehr wichtiger Prozess im Kampf gegen verschiedene Krankheiten werden. So könnte vielleicht der Krebs besiegt werden oder man könnte durch den Einsatz angeborene Erbkrankheiten verhindern.

Allerdings muss man das Verfahren auch kritisch betrachten. Wenn es nämlich möglich wird, Krankheiten zu verhindern, und CRISPR-Cas9 eine sichere Sache geworden ist, besteht natürlich auch die Gefahr zu versuchen Kinder schon vor der Geburt zu „verbessern“, so dass sie z.B. stärker, gesünder oder intelligenter werden.

Die Züchtung solcher „Super-Menschen“ ist natürlich ethisch sehr bedenklich, weshalb CRISPR-Cas9  sicherlich auch weiterhin umstritten sein wird, auch wenn die beiden Forscherinnen jetzt den Nobelpreis bekommen haben.

Falls ihr mehr dazu wissen wollt, schaut euch Video  „CRISPR – Gentechnik wird alles für immer verändern“ des Kanals „Dinge Erklärt – Kurzgesagt“ an. Dort wird alles sehr verständlich erklärt und es wird außerdem gezeigt, was noch alles mit CRISPR möglich drin kann, aber auch welche Gefahren dieser Eingriff in die DNA mit sich bringt.

Text: Linus Martinschledde, Q2 – Illustration: Alexandra Wlasnew