Wie CRISPR/Cas13 RNA-Viren zerschneidet
BLOG: SPRIND
In wenigen Wochen präsentieren die sechs Teams der SPRIND Challenge “Broad-Spectrum Antivirals” die Fortschritte und Ergebnisse der letzten 12 Monate vor der Jury. Diese entscheidet dann, welche Teams auch in der dritten und letzten Stufe dieses Innovationswettbewerbes von SPRIND finanziert werden. Höchste Zeit, die Teams und ihre Ideen einmal näher vorzustellen, mit denen sie neue Medikamente gegen Viruserkrankungen entwickeln. Heute stellen wir das Team “CRISPR/Cas13” um die Medizinerin Prof. Dr. Elisabeth Zeisberg von der Universität Göttingen vor:
Nicht nur Menschen, sondern auch Bakterien müssen sich gegen Viren wehren. Dazu nutzen sie ein antivirales Abwehrsystem namens CRISPR/Cas. In den letzten Jahren hat vor allem CRISPR/Cas9 hohe mediale Aufmerksamkeit erhalten – denn das Enzym lässt sich auch beim Menschen einsetzen: als Genschere.
“CRISPR/Cas9 wurde ursprünglich von Bakterien zur Bekämpfung von DNA-Viren etabliert und wird bereits vielfältig in der Klinik eingesetzt, zum Beispiel für die Therapie von Erbkrankheiten”, erklärt Prof. Dr. Elisabeth Zeisberg von der Universität Göttingen. Aber Bakterien wehren sich nicht nur gegen DNA-Viren: Dank eines Enzyms namens CRISPR/Cas13 können Bakterien auch RNA-Viren zerschneiden und die Viren damit unschädlich machen.
Als die Corona-Pandemie 2020 ausbricht, wird eine Therapie gegen RNA-Viren dringend benötigt. “Da fanden wir es naheliegend, dass wir CRISPR/Cas13 als antivirale Therapie für uns Menschen nutzen können, sozusagen als Geschenk der Natur”, sagt Zeisberg, Gründerin der Avocet Bio GmbH. Tatsächlich kann Zeisberg mit ihrem Team innerhalb kürzester Zeit zeigen, dass CRISPR/Cas13 in mit SARS-CoV-2 infizierten Zellen die Infektiosität zu 99 Prozent reduziert. Und nicht nur der Proof of Concept in den Zellen gelingt, auch die ersten Tierversuche sind erfolgreich: “Bei mit SARS-CoV-2 infizierten Hamstern kam es zu einer deutlichen Reduktion der Lungenschäden”, berichtet Elisabeth Zeisberg.
Damit das Enzym CRISPR/Cas13 die virale RNA zerschneiden kann, muss es zunächst an die richtige Stelle gebracht werden. Dazu werden sogenannte Guide-RNAs – kleine RNA-Schnipsel – benötigt. Die Guide-RNAs leiten Cas13 zur Ziel-RNA-Sequenz. Dort bindet Cas13 und zerschneidet die RNA zielgerichtet.
Wo genau die RNA zerschnitten werden soll, wird vorher am Computer analysiert. Zeisberg hat drei Kriterien für eine optimale RNA-Stelle aufgestellt: Das Virus muss an einer relevanten Stelle getroffen werden, die ausgesuchte RNA-Stelle sollte möglichst nicht von Mutationen betroffen sein und es darf kein Äquivalent im menschlichen Genom geben. “Im Falle von SARS-CoV-2 haben wir 31 solcher RNA-Stellen zusammen mit den entsprechenden Guide-RNAs identifiziert, von denen sich sieben in einem Modellsystem als optimal herausgestellt haben.”
Dass die ausgewählten RNA-Stellen eher nicht von Mutationen betroffen sind, bestätigte sich bereits in der Pandemie. “Alle von uns als optimal befundenen Guide-RNAs, die wir wohlgemerkt zu einem Zeitpunkt identifiziert haben, als es nur die Wuhan-Variante des SARS-CoV-2 Virus gab, decken alle weiteren bisherigen Varianten zu 100 Prozent ab”, erzählt Elisabeth Zeisberg und fügt optimistisch hinzu: “Das macht es wahrscheinlich, dass auch zukünftige Varianten, die wir heute noch nicht kennen, effektiv behandelt werden können.”
Derzeit beschäftigt sich Elisabeth Zeisberg vor allem mit der Frage, wie das Verpackungsmaterial rund um die CRISPR/Cas13-Enzyme aufgebaut wird: “Also wie bekommen wir die Therapie dahin, wo wir sie brauchen, also im Fall von SARS-CoV-2 in die Atemwege? Das ist jetzt der Schwerpunkt unserer Arbeit, hier eine Formulierung zu entwickeln, damit wir ein effektives Nasenspray beziehungsweise einen effektiven Inhalator entwickeln können.”
Neben SARS-CoV-2 konzentriert sich Zeisberg mit ihrem Team mittlerweile auch auf eine weitere Erkrankung: Tollwut. “Das ist eine Erkrankung, wo es bis heute, wenn man nicht innerhalb kürzester Zeit behandelt wird, einfach keine wirksame Therapie gibt, wenn man nicht geimpft ist. Deshalb sterben etwa 60.000 Menschen jedes Jahr an Tollwut”, erklärt Elisabeth Zeisberg ihre Motivation.
Zeisberg verfügt über langjährige Erfahrungen mit der CRISPR-Technologie. Als Kardiologin setzt sie CRISPR vor allem zur Erforschung der Organfibrose ein – der fehlerhaften Vernarbung von Organen wie dem Herzen. An ihrer Arbeit fasziniert die Wissenschaftlerin vor allem die Entwicklung von Neuem und die Perspektive, etwas zu bewegen. “Aber auch die Lehre und die Förderung von jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern macht mir Freude”, sagt Zeisberg.
Als Mentorin ist es ihr besonders wichtig, anderen Frauen ein Vorbild zu sein. Die Mutter von vier Kindern weiß: “Frauen haben es immer noch schwerer als Männer, wenn sie Kinder haben und Vollzeit arbeiten. Ich möchte jungen Frauen Mut machen, das zu tun, was sie wollen.”
Es wäre schön gewesen zu erfahren, was der Titel (“Drei Milliarden Jahre Erfahrung”) mit dem beschriebenen Forschungsprojekt zu tun hat. OK, vor drei Milliarden Jahren hat es nur Einzeller gegeben, wissen wir. Und weiter?
Letztens hatte ich einen Kommentar geschrieben, der fragte, wo denn der Zusammenhang des Titels mit dem Text des Blogartikels bestehen würde. Dass Sie den nach drei Tagen immer noch nicht freigeschaltet haben, führe ich mittlerweile nicht mehr darauf zurück, dass Sie nur selten in Ihren eigenen Blog hineinschauen, sondern darauf, dass hier auch nicht der leiseste Hauch von Kritik erscheinen soll.
Das passt interessanterweise in das Bild, welches ich mir von Anfang an von Ihrem Blog machte. Dieser schien mir weniger der Vermittlung von Wissenschaft zu dienen, sondern sah mir weit mehr nach einer PR-Veranstaltung aus. Und wir wissen alle, dass PR nichts mag, was das schöne Bild trüben könnte. Selbst wenn es sich nur um die leise Kritik an einem Blogartikeltitel handelt.
Klar, das ist natürlich die Sache von Scilogs, ob die jemanden in ihre Blogliste aufnehmen, der nur sehr marginal mit Wissenschaft zu tun hat. Ich erlaube mir aber, die Frage zu stellen: Was wollen Sie hier? Sich der Kritik von außen zu stellen macht den Kern von Wissenschaft aus. Und Sie scheitern schon an einer harmlosen Frage nach einem Artikeltitel?
Vielleicht sollten Sie mal die Kommentarspalten Ihrer Mitblogger durchscannen. Dann werden Sie feststellen, dass dort teilweise harsche Kritik geübt wird. Und wie gehen Ihre Mitblogger damit um? Die lassen diese Kommentare stehen und setzen sich damit auseinander, wenn die Kommentare das verdienen. Nicht wie Sie, der so tut, als habe er im Moment üüüberhaupt nicht die Zeit, um einmal den Button zum Freischalten eines neuen Kommentars anzuklicken.