Neuentwickelte Gen-Scheren sind auch nicht besser als die alten

17.04.2020 - Zahlreiche Studien belegen, dass die Gen-Schere Crispr/Cas9 bei weitem nicht so genau arbeitet, wie ihre Anwender das oftmals behaupten. Inzwischen haben Wissenschaftler das Verfahren weiterentwickelt und Crispr mit anderen Cas-Enzymen kombiniert. Eine dieser neuen Scheren namens Crispr/Cas12a oder Cpf1 soll präziser arbeiten als das übliche Crispr/Cas9-System. Heißt es. Doch Wissenschaftler der Universität von Iowa haben nachgewiesen, dass auch die neue Schere zu zahlreichen Nebeneffekten führt.

Um die neue Gen-Schere zu testen, hatten die Wissenschaftler im Reagenzglas eine Art Übungsparcours aufgebaut mit vielen synthetisch hergestellten DNA-Molekülen. Diese enthielten Variationen der Gensequenz, die Crispr/Cas12a eigentlich editieren sollte. Dabei zeigte sich, dass die Schere auch an Stellen andockte und den DNA-Doppelstrang durchschnitt, die sich in bis zu vier Positionen von der eigentlichen Ziel-Sequenz unterschieden. Das bedeutet, dass Crispr/Cas12a s eine große Anzahl von deutlich vom Zielort abweichenden und eindeutig nicht übereinstimmenden Stellen beschädigte.

Gleichzeitig zeigte sich, dass die Schere auch an vielen Stellen andockte und nur einen der beiden Stränge durchschnitt, also nur eine Art Kerbe in die DNA schlug, anstatt sie zu schneiden. Da auch diese Kerben vom Reparaturmechanismus der Zelle wieder geschlossen werden, kann es dadurch zu vielen nicht geplanten Mutationen kommen.

Die Wissenschaftler zogen aus ihren Ergebnissen den Schluss, dass Computerprogramme, die im Allgemeinen zur Vorhersage von Off-Target-Effekten von Crispr-Systemen verwendet werden, diese Art von unbeabsichtigten DNA-Einschnitten nicht erkennen können. Sie seien nur durch spezielle Nachweismethoden oder die Sequenzierung des gesamten Genoms des editierten Organismus nachweisbar. Gleichzeitig lieferten die Forscher auch eine mögliche Begründung für diese unerwarteten Nebeneffekte: Es sei die natürliche Aufgabe von Cas12a, Bakterien gegen eindringende Viren zu verteidigen. Diese würden ihr Genom relativ schnell ändern, so dass es für das bakterielle Immunsystem effektiv sei, wenn die Gen-Schere neben der Zielsequenz auch ähnliche Gensequenzen attackiere. [lf]

Karthik Murugan et.al.: CRISPR-Cas12a has widespread off-target and dsDNA-nicking effects (11.03.2020, JBC Papers in Press)

GMWatch: Scientists “surprised” to find that CRISPR editing tool is not as precise as previously claimed (02.04.2020)

VLOG: Crispr/Cas: Schon wieder unerwünschte Nebeneffekte festgestellt (11.03.2020)