Forschung

DNA: Gen-Scheren entschlüsseln die Bedeutung von Erbfaktoren

Will man die Funktion eines menschlichen Genes ergründen, kann man es mithilfe eines Knockout-Verfahren ausschalten. Dabei schneiden synthetisch hergestellte Scheren Löcher in den DNA-Strang. Bisher waren Gen-Knockouts nur bei Tieren möglich.

Um Erbinformationen auszuschalten, bedienen sich Mediziner eines sogenannten Gen-Knockouts. Dabei wird ein vorher bestimmter DNA-Abschnitt deaktiviert. „Mit diesen Gen-Knockouts kann man Rückschlüsse auf die Funktion und Arbeitsweise des jeweiligen Gens ziehen”, erklärt Veit Hornung vom Institut für Klinische Chemie am Uniklinikum Bonn.
Seit Kurzem gibt es ein Verfahren, mit dem dieser Prozess auch an menschlichen Genen vorgenommen werden kann.

Bisherige Gen-Knockouts bei Tieren lieferten zwar Ergebnisse, diese waren aber nicht „eins zu eins von Mäusen auf den Menschen übertragbar”, erläutert Hornung. Die Werkzeuge, mit denen sich jetzt auch menschliche Gene deaktivieren lassen, nennen sich TALENs (Transcription activator-like effector nucleases). „Es handelt sich dabei um synthetisch hergestellte Scheren”, erklären Tobias Schmidt und Jonathan Schmid-Burgk aus dem Team von Veit Hornung. In den Zellkern eingeschleust, binden sich die TALENs an vordefinierte Stellen der Erbsubstanz. Dort schneiden sie Löcher in den DNA-Strang und beschädigen diesen.

Veit Hornung und sein Team haben ein neues Fertigungsverfahren für Gen-Scheren entwickelt. (Foto: Rolf Müller/Uniklinikum Bonn)

Veit Hornung und sein Team haben ein neues Fertigungsverfahren für Gen-Scheren entwickelt. (Foto: Rolf Müller/Uniklinikum Bonn)

Die Zelle beginnt daraufhin damit, die kaputten Stellen zu reparieren. In vielen Fällen schlägt die Reparatur jedoch fehl. Die Informationen werden dadurch unbrauchbar und die vorherige Funktion des Gens kann untersucht werden. Je nachdem, welches Gen deaktiviert werden soll, benötigt man eigens dafür konzipiertes TALENs. „Dies war bisher jedoch sehr aufwendig und erforderte sehr viele Schritte, die sich kaum automatisieren ließen”, beschreiben die beiden Forscher die bisherigen Probleme der TALEN-Technologie. Das Team um Hornung hat deshalb ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Gen-Scheren auch in großer Anzahl und in der gewünschten Konfiguration herstellen lassen.

Anhand des auszuschaltenden Gens sorgt ein Roboter dafür, dass die Bauteile der TALENs in der richtigen Reihenfolge angeordnet werden. „Die Enden der einzelnen Bausteine kleben dabei automatisch aneinander”, sagt Hornung. „Man muss sie nicht mehr wie bei anderen Verfahren mit Enzymen verbinden.” Inspiriert wurde das TALEN-Verfahren durch die Natur. Dort gibt es Pilze, die Gen-Scheren in Pflanzen einschleusen, um das Erbmaterial zu ihrem Vorteil zu verändern.

Die Bonner Forscher haben ihr Fertigungsverfahren inzwischen zum Patent angemeldet. „Endlich liegt damit eine sehr einfache Möglichkeit vor, in Zellkulturen des Menschen bestimmte Gene auszuschalten”, freut sich Hornung. „Damit wird die Genomforschung in den nächsten Jahren einen großen Schub erfahren.”

Kommentare

Schreibe den ersten Kommentar für diesen Artikel.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *