UZH entwickelt neue kompakte Genschere

Ein Forschungsteam der UZH unter der Leitung von Gerald Schwank vom Institut für Pharmakologie und Toxikologie hat zusammen mit Kolleginnen und Kollegen der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich die Genscheren-Technologie weiterentwickelt. Sie kann Gendefekte direkt am Genom reparieren. Ihr neuer Ansatz geht vom Protein TnpB aus. Es ist deutlich kleiner als die CRISPR-Cas-Systeme. Diese nutzen Cas-Proteine. Will man diese zu den richtigen Zellen im Körper transportieren, wird ihre Grösse zum Problem.

Vor Kurzem wurde entdeckt, dass sich die Cas-Proteine in der Evolutionsbiologie aus viel kleineren Proteinen entwickelt haben. So ist etwa TnpB der Vorläufer von Cas12. Deshalb wurde in aktuellen Studien versucht, diese viel kleineren evolutionären Vorläufer als Genom-Editierwerkzeuge einzusetzen. Doch arbeiten sie weniger effizient als CRISPR-Cas. Dieses Problem hat das Team gelöst: „Durch das Engineering des kleinen, aber leistungsfähigen Proteins TnpB konnten wir eine Variante entwickeln, mit der die DNA 4,4-fach effizienter verändert werden kann“, wird Schwank in einer Mitteilung der UZH zitiert.

„Der Trick bestand darin, das Werkzeug in zweierlei Hinsicht zu modifizieren: Erstens, damit es effizienter zum Zellkern gelangt, wo sich die DNA des Genoms befindet. Und zweitens, damit es auch alternative Gensequenzen erkennt“, so Kim Marquart, Doktorand und Erstautor der Studie. Ein Modell der Künstlichen Intelligenz, das das Team gemeinsam mit UZH-Professor Michael Krauthammer entwickelt hat, ist in der Lage vorherzusagen, „wie gut TnpB in verschiedenen Szenarien funktionieren wird“, so Marquart weiter.

Dem Team ist es im Mäuseexperiment gelungen, mit dem TnpB-Tool ein Gen zu verändern, das den Cholesterinspiegel bei Patienten mit Hypercholesterinämie um fast 80 Prozent senkt. Nun, so Gerald Schwank, sei es das Ziel, „ähnliche Gen-Editierungsstrategien beim Menschen zu entwickeln“. ce/mm