Gen-Gemüse, Krebsheilung, Designerbabys – seit ein paar Jahren inspiriert das Gen-Tipp-Ex CRISPR/Cas9 Utopien und Ängste gleichermaßen. Doch das neu entdeckte molekularbiologische Instrument steht erst am Anfang seiner Karriere, wie zwei neue Studien zeigen. Die erste davon, am 15. Oktober 2017 in "Nature" erschienen, beschreibt eine Technik, die schon seit einiger Zeit auf der Wunschliste der Fachwelt steht. Eine Arbeitsgruppe um Nicole M. Gaudelli von der Harvard University berichtet dort von einer neu entwickelten Klasse künstlicher Proteine, die einzelne Basenpaare verändern kann, ohne dafür die DNA komplett durchschneiden zu müssen – was die Rate unerwünschter Effekte drastisch verringert.

Die zweite Entwicklung, am gleichen Tag von "Science" vorzeitig veröffentlicht, stammt vom Team um den US-Forscher Feng Zhang, der CRISPR/Cas9 erstmals an menschlichen Zellen einsetzte. Die Arbeitsgruppe erweitert die Möglichkeiten des CRISPR-Mechanismus erneut, diesmal auf die RNA, die chemisch der DNA ähnelt, aber andere Funktionen in der Zelle übernimmt. Eine solche Technologie könnte fundamentale ethische Bedenken gegenüber der Gene-Editing-Technologie umgehen, denn anders als DNA ist die RNA nur sehr kurzlebig: Sie entsteht und vergeht permanent neu, und welche RNA-Stränge entstehen, verändert sich je nach den Anforderungen der Zelle im Lauf der Zeit. So würde eine Gentherapie, die an der RNA ansetzt, keine ethisch problematischen "Ewigkeitslasten" im Erbgut hinterlassen.

Die Gen-Schere wird subtil

Beide Verfahren basieren auf einem subtileren chemischen Mechanismus als das bisherige Gene Editing, das im Verdacht steht, zu ungenau für Veränderungen am Menschen zu sein. Statt die DNA brutal zu zerschneiden und bei der Reparatur die gewünschte Veränderung zu erzeugen, wandeln nun maßgeschneiderte Enzyme, geleitet vom bewährten Erkennungsmechanismus der CRISPR/Cas9-Technik, die einzelnen "Buchstaben" der Erbmoleküle direkt ineinander um. Dabei hilft, dass sich die Basen A und G sowie C und T chemisch sehr ähnlich sind. Gaudellis Team entwickelte über insgesamt sieben Evolutionsschritte ein Enzym, das mit einer Effizienz von bis zu 50 Prozent eine Aminogruppe von der Base Adenin abtrennt – das Ergebnis ist ein Molekül, das die Zelle mit Guanin verwechselt.

So wird aus einem A-T-Basenpaar ein G-C-Paar. Praktische Bewandtnis bekommt die Technik nach Angaben der Forscherin dadurch, dass der umgekehrte Prozess, nämlich die spontane Umwandlung von G-C-Basenpaaren in A-T-Paare, häufig vorkommt und für etwa die Hälfte aller potenziell schädlichen Punktmutationen im Erbgut verantwortlich ist. Die folgenschwersten von ihnen lassen sich nun theoretisch korrigieren, indem man das neu entwickelte Enzym an Cas9 koppelt, das die Mutation wie beim gängigen CRISPR-Cas9 an genau der richtigen Stelle stattfinden lässt. Wie das Team berichtet, korrigierte das Verfahren bei kultivierten menschlichen Zellen tatsächlich gezielt krankheitsauslösende Gendefekte, allerdings bisher nur mit mäßiger Erfolgsrate.