US-Forscher haben eine neue Methode gefunden, um die Genschere sicherer zu machen. Ihre “Prime Editing” Methode zerschneidet nicht ganze DNA-Stränge wie bisher. Dadurch sollen weniger Fehler zurückbleiben.
Die sogenannte Prime Editing-Methode (PE), die Forscher des Broad Institut in Cambridge/USA entwickelt haben, baut auf der bekannten Genschere CRISPR/Cas9 auf.
PE ist in der Lage, einzelne Bausteine des Erbgutes (DNA) auszutauschen, einzufügen, zu löschen oder mit Kombinationen daraus, Veränderungen zu erzeugen.
Anders als das bisherige Verfahren zerschneidet PE allerdings nicht beide Stränge der DNA-Doppelhelix, sondern immer nur einen. Dadurch sollen Veränderungen des Erbgutes verhindert werden, die an der falschen Stelle vorkommen, schreiben die Forscher am 21. Oktober in der Fachpublikation Nature.
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Erfolg: Hoffnung bei HIV-Forschung
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Erstmals HI-Virus aus Erbgut von Mäusen entfernt
Gentherapien für Menschen mit Erbkrankheiten
Sie beteuern, dass die Methode bis zu 89 Prozent aller bekannten menschlichen Erbkrankheiten korrigieren können soll – etwa die Sichelzellenanämie.
Die Methode könnte zum Beispiel im Rahmen von Gentherapien Anwendung finden. Darunter versteht man das gezielte Einbringen von Erbgutinformationen in die kranken Zellen lebender Menschen.
Das PE stelle “einen sehr vielversprechenden Ansatz für die Gentherapie dar”, sagt Dr. Dirk Heckl, Professor für experimentelle Pädiatrie an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. “Die gezeigte Effizienz ist erstaunlich und [könnte] nach unabhängiger Validierung einen Meilenstein auf dem Weg zur therapeutischen Anwendung der CRISPR-Technologie in gentherapeutischen Ansätzen darstellen.”
Theoretisch ließe sich damit auch das Erbgut vor einer künstlichen Befruchtung reparieren. Das ist aber in den meisten Ländern verboten, weil es einen Eingriff in die menschliche Keimbahn darstellt.
Mehr dazu: Chinesische CRISPR/Cas9-Babys haben höheres Sterberisiko
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Crispr – Revolution oder Risiko?
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Crispr – Revolution oder Risiko?
Wahrscheinlicher Einsatz in der Pflanzenzucht
Die PE-Methode wird wohl vor allem in der Pflanzenzucht Anwendung finden und vielleicht in der Tierzucht, wo bestimmte Eigenschaften ausgeprägt werden sollen.
“Gerade für Pflanzen scheint die Technologie besonders interessant zu sein”, sagt Dr. Holger Puchta. Der Professor für Molekularbiologie und Biochemie der Pflanzen am Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) arbeitet seit langem daran, genau geplante Veränderungen ins Genom einzubringen.
PE könnte “also tatsächlich helfen, leichter krankheitsresistente Pflanzen oder glutenfreie Pflanzenprodukte zu erhalten”, sagt er. Das müsse aber selbstverständlich erst getestet werden.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenImmun-Gen entdeckt
Die Entdeckung eines Gens, das Wildarten der Kartoffel gegen den Erreger Phytophora infestans schützt, birgt Hoffnung für Pflanzenzüchter. Vielleicht gelingt es bald, durch Kreuzung eine resistente Kartoffelsorte zu züchten.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenImmunisierung der Kartoffel
Die Kartoffelfäule führte in den 1840er Jahren zur großen Hungersnot in Irland. Der Pilz kann gerade in regnerischen Zeiten ganze Ernten zerstören. Die Forscher hatten zehn Jahre lang die Genome wilder Kartoffelarten durchsucht, bis sie erkannten, welches Gen für die Immunität entscheidend ist. Die Studie wurde am 30. März in “Nature Plants” veröffentlicht.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenAuch für die Subtropen gut geeignet
Der Siegeszug der Kartoffel von Südamerika nach Europa geht nun auch in die Tropen und Subtropen. In Afrika, wie hier in Niger, gedeihen bestimmte Arten recht gut. Nur dürfen die Bodentemperaturen nicht über 30 Grad Celsius steigen. Auch lässt sich die anspruchslose Kartoffel in vielen Ländern gut in die Fruchtfolge mit traditionellen Pflanzen einreihen – zum Beispiel mit Reis oder Weizen.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenHauptnahrungsmittel Mais
Mais ist eins der Hauptnahrungsmittel der Menschheit. Über eine Milliarde Tonnen werden jedes Jahr erzeugt, das entspricht fast 400 Gramm pro Mensch und Tag. Viel Mais wird ans Vieh verfüttert oder als Kraftstoff genutzt. Eine transgene, trockenresistente Sorte könnte Ertragssteigerungen von über sechs Prozent bringen. Transgene Pflanzen sind in vielen Ländern, etwa in der EU, nicht zugelassen.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenSchädlingsbekämpfung durch Bakterien-Toxin
Dieser Maiswurzelbohrer und ein anderer Schädling, der Maiszünsler, bedrohen die Ernte. Gegen beide Insekten wirkt ein Gift des Bacillus thuringiensis. Dieses BT-Toxin bilden normalerweise Bakterien. Aber auch Pflanzen können es produzieren, wenn ein entsprechendes Gen in sie übertragen wurde. So entstehen durch grüne Gentechnik schädlingsresistente Pflanzen.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenHülsenfrucht – keine Nuss
Die Erdnuss ist eigentlich keine Nuss, sondern eine bohnenartige Hülsenfrucht. Ursprünglich in den südamerikanischen Anden beheimatet, hat sie einen Siegeszug bis nach Afrika und Asien angetreten. Versuchen Larven des Schädlings Elasmopalpus lignosellus die Blätter der Erdnusspflanze zu fressen, die das BT-Toxin bilden, fallen sie wenig später tot um.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenDer wichtigste Proteinlieferant
Mit über einer Viertel Billion Tonnen jährlich ist Soja weltweit der wichtigste Lieferant pflanzlicher Proteine. Gerade in Nord- und Südamerika, etwa hier in Brasilien, kommt die Hülsenfrucht häufig zum Einsatz. Die industriellen Sorten sind hier fast immer schädlingsresistent. Auch ist es gelungen bestimmte Allergene, die für Sojabohnen typisch sind, aus den Pflanzen herauszuzüchten.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenLeistungsfähigkeit auch ohne Gentechnik
Ein Verwandter der Sojabohne ist die Lupine. Auch sie ist eine Bohnenfrucht, die Proteine liefert. Durch Zucht ist es gelungen, eine Kulturform – die blaue Süßlupine – gegen die Anthraknose, eine Pilzerkrankung, zu immunisieren. Die Lupine verträgt karge und sandige Böden gut und verbessert dort die Bodenbeschaffenheit, zum Beispiel für den späteren Anbau von Getreide.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenVirenresistente Wasserspeicher
Auch Pflanzen können sich einen Virus einfangen. Schwere Ernteverluste sind die Folge. Da chemische Mittel gegen Viren nicht helfen, brauchen die Pflanzen – ähnlich wie Menschen – eine Resistenz. Bestimmte Zuchtformen des Kürbis bilden antivirale Proteine. Kürbisse sind auch gut für heiße Landstriche. Sie brauchen zwar Wasser, um dick und fett zu werden, können aber Trockenzeiten gut überstehen.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenPaprika ohne Grippe
Paprika hilft – zum Beispiel als Suppengewürz – bei einer Erkältung, die Nase wieder frei zu bekommen. Aber auch für sich selbst haben einige Paprika-Sorten Waffen gegen Pflanzen-Viren: Sie lassen sich durch Züchtungen – mit oder ohne Einsatz grüner Gentechnik – gegen Viren immunisieren. Viren werden zum Beispiel durch Blattläuse von einer Pflanze zur nächsten übertragen.
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Gen gegen Kartoffelfäule gefundenMehr Vitamine
Der goldene Reis enthält mehr Provitamin A und gilt als Hoffnung bei der Bekämpfung des versteckten Hungers. Diese Form der Mangelernährung führt Jahr für Jahr bei Hunderttausenden Menschen zur Erblindung. Sie bekommen zwar genug zu essen, um satt zu werden, aber nicht genug Vitamine, um auch gesund zu bleiben. Züchtungen sollen hier Abhilfe schaffen und reichhaltigere Nahrungsmittel liefern.
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Maniok ist mit einer Viertelmilliarde Tonnen jährlicher Produktion ein wichtiges Grundnahrungsmittel in Afrika und Teilen Asiens und Südamerikas. Leider enthält die Wurzel nur sehr wenige essenzielle Aminosäuren. Auch für Maniok haben Züchter deshalb Sorten entwickelt, die mehr Provitamin A und andere Mikronährstoffe produzieren.