Freitag, 5. März 2021
Navigation öffnen
Anzeige:
Imfinzi NSCLC
Imfinzi NSCLC
Medizin

19. Januar 2017 Neue CRISPR-Methode enthüllt Genregulation einzelner Zellen

Zwei revolutionäre Werkzeuge der biomedizinischen Forschung bilden die Grundlage für eine neue Technologie zur Analyse der Genregulation: Wissenschaftler kombinieren CRISPR-"Genscheren" mit der RNA-Sequenzierung einzelner Zellen. Die in Nature Methods publizierte Methode ermöglicht Einblicke in die genetische Steuerung von menschlichen Zellen in bisher unerreichtem Ausmaß und Detail.
Anzeige:
Ibrance
Ibrance
 

Das als "Genscheren" bekannt gewordene CRISPR/Cas9-Verfahren, dessen Entdeckung als nobelpreisverdächtig gilt, ist ein wichtiges Werkzeug der biomedizinischen Forschung. Wissenschaftler suchen damit nach neuen biologischen Mechanismen, indem sie viele Zellen mit CRISPR genetisch verändern. Anschließend wird gezählt, welche Gene die Überlebensfähigkeit der Zellen in bestimmten Experimenten erhöhen.

Diese Methode eignet sich besonders für technisch einfachere Fragestellungen, die das Wachstum und das Überleben von Zellen betreffen – zum Beispiel für die Suche nach Genen, die Krebszellen vor einer Chemotherapie schützen oder die eine Virusinfektion abwehren. Um jedoch die komplexen Abläufe der Genregulation einer Zelle zu verstehen, reicht der Ansatz nicht aus. Stattdessen mussten die Zellen bisher separat genetisch verändert, separat kultiviert und auch separat auf die Aktivität ihrer Gene untersucht werden – ein zeitaufwendiger und teurer Prozess.

Hier schafft das Team von Christoph Bock, Forschungsgruppenleiter am CeMM, mit einer neu entwickelten Methode Abhilfe: Diese kombiniert CRISPR mit einer Spezialtechnologie zur Einzelzell-Sequenzierung, bei der die Genaktivitäten jeder einzelnen Zelle ohne vorherige Separierung bestimmt werden können. Damit gelang es dem Team, die komplexen Auswirkungen der CRISPR-induzierten Genveränderungen auf die Genaktivität in Tausenden von Einzelzellen parallel zu analysieren. So konnten sie das Zusammenspiel von Genen und Genregulation in hoher Auflösung und für sehr viele Gene gleichzeitig aufklären.

Das "CROP-seq" (Kurzform für "CRISPR droplet sequencing”) getaufte Verfahren verbindet zwei moderne Technologien auf elegante Weise: Eine von Erstautor Paul Datlinger eigens für diese Studie entworfene Genfähre macht die CRISPR guide-RNA, mit der die Genscheren zu ihrer Schnittstelle im Genom geführt werden, für die RNA-Sequenzierung sichtbar. Anschließend wird mit neuesten Methoden zur Einzelzell-Sequenzierung ("droplet RNA sequencing") die Aktivität der Gene ausgelesen – mit ausreichendem Durchsatz, um den Effekt von Genomveränderungen in tausenden einzelner Zellen charakterisieren zu können.

Mit CROP-seq ist es erstmals gelungen, Genregulation genomweit mit hohem Durchsatz und mit Einzelzell-Genauigkeit zu untersuchen. Dank der sinkenden Preise für die RNA-Sequenzierung einzelner Zellen könnten mit dieser Methode in den nächsten Jahren die ersten vollständigen Karten der regulativen Effekte aller 23.000 Gene des menschlichen Genoms erstellt werden.

"Am CeMM werden wir CROP-seq besonders dazu verwenden, das Zusammenspiel von genetischen und epigenetischen Faktoren bei der Entstehung von Leukämie zu untersuchen", erklärt Christoph Bock, dessen Labor vor kurzen ein vom Europäischen Wissenschaftsrat (ERC) finanziertes Projekt zur Epigenom-Programmierung in Krebszellen gestartet hat. "Wenn wir verstehen, wie im Reagenzglas aus einer gesunden Zelle eine Krebszelle wird, dann können wir diesen Prozess gezielt stören und vielleicht auch umkehren."
 

Abb: Mikro-Tropfen mit einzelnen, CRISPR-editierten Zellen (© Paul Datlinger/CeMM)
Abb: Mikro-Tropfen mit einzelnen, CRISPR-editierten Zellen (© Paul Datlinger/CeMM)


Die CROP-seq Methode wurde als "Open Source" entwickelt. Alle Daten, Protokolle, Reagenzien und die Software werden vom CeMM frei und offen zur Verfügung gestellt, so dass andere Wissenschaftler die neue Methode schnell und einfach für ihre eigenen Forschungen nutzen können. So soll die effektive Weiterführung der gewonnen Erkenntnisse sichergestellt werden – ein Bestreben, das für die Forschung am CeMM einen hohen Stellenwert einnimmt.
 

Quelle: CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

Literatur:

Datlinger P, Rendeiro AF, Schmidl C et al.
Pooled CRISPR screening with single-cell transcriptome readout.
Nat Methods. 2017 Jan 18. doi: 10.1038/nmeth.4177
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28099430


Das könnte Sie auch interessieren

Brustkrebsmonat: Antihormonelle Therapie mit Nebenwirkungen

Brustkrebsmonat: Antihormonelle Therapie mit Nebenwirkungen
© LIGHTFIELD STUDIOS - stock.adobe.com

Etwa zwei Drittel aller bösartigen Brusttumore wachsen hormonabhängig. Weibliche Hormone wie das Östrogen lösen in den Tumorzellen einen Wachstumsreiz aus. Um das zu verhindern und das Rückfallrisiko zu senken, erhalten viele Brustkrebspatientinnen nach einer Operation zur Entfernung des Tumors über mehrere Jahre eine antihormonelle Therapie. Experten stufen die Begleiterscheinungen der Therapie zwar als weniger gravierend als bei einer Chemotherapie ein, viele...

Wacken & DKMS: Gemeinsam gegen Blutkrebs

Wacken & DKMS: Gemeinsam gegen Blutkrebs
© DKMS gemeinnützige GmbH

Die DKMS ist zum vierten Mal mit einer Registrierungsaktion Teil des Wacken Open Air Festivals (W:O:A). Vom 3. bis zum 5. August 2017 können sich Besucher nicht nur über die lebensrettende Arbeit der internationalen gemeinnützigen Organisation informieren sondern sich auch als potenzielle Spender aufnehmen lassen. Parallel sind die Unterstützerinnen der Initiative „Wacken hilft“ mit viel Herzblut im Einsatz und verkaufen im Ort selbst gebackenen Kuchen zugunsten der DKMS...

Bauchspeicheldrüsenkrebs: Die Bauchspeicheldrüse, das unbekannte Organ

Die Bauchspeicheldrüse (griech.: Pankreas) ist eine der größten Drüsen des Menschen. Dennoch ist nur wenigen bekannt, wo sie sich befindet und welche Funktionen sie übernimmt. Die Bauchspeicheldrüse ist ein keilförmiges Organ, ungefähr so groß wie eine Hand: ein bis zwei Zentimeter dick und etwa 15 Zentimeter lang. Sie liegt mitten im Oberbauch hinter dem Magen und vor der Wirbelsäule. Mit ihrem sich verjüngenden Ende – dem...

Aktionswoche zur Aufklärung über Kopf-Hals-Krebs

Aktionswoche zur Aufklärung über Kopf-Hals-Krebs
© Merck Serono

Merck, ein führendes Wissenschafts- und Technologieunternehmen, hat heute bekannt gegeben, dass es sich auch in diesem Jahr an der Aktionswoche zu Kopf-Hals-Krebs beteiligt. Diese wird zum vierten Mal von der Europäischen Kopf-Hals-Gesellschaft (engl.: European Head and Neck Society, EHNS) initiiert und findet vom 19. bis 23. September 2016 statt. Im Rahmen der europaweiten Aktivitäten veranstalten mehrere deutsche Kliniken und Kopf-Hals-Zentren Patiententage und bieten...

Neue Website für Patienten: Schöne Momente trotz Krebs

Neue Website für Patienten: Schöne Momente trotz Krebs
© Die-Schönen-Momente.de

Accuray Inc. präsentiert Die-Schoenen-Momente.de, eine neue Patientenwebsite zum Thema Krebs. Die-Schoenen-Momente.de ist eine umfassende Online-Anlaufstelle zu zahlreichen Themen, die Patienten und ihren Angehörigen wichtig sind: von den unterschiedlichen Krebstherapien über die richtige Ernährung bis hin zu Tipps für die Pflege persönlicher Beziehungen. So unterstützt die Website Patienten dabei, trotz Krebserkrankung eine hohe Lebensqualität zu...

Sie können folgenden Inhalt einem Kollegen empfehlen:

"Neue CRISPR-Methode enthüllt Genregulation einzelner Zellen"

Bitte tragen Sie auch die Absenderdaten vollständig ein, damit Sie der Empfänger erkennen kann.

Die mit (*) gekennzeichneten Angaben müssen eingetragen werden!

Die Verwendung Ihrer Daten für den Newsletter können Sie jederzeit mit Wirkung für die Zukunft gegenüber der Medical Tribune Verlagsgesellschaft mbH - Geschäftsbereich rs media widersprechen ohne dass Kosten entstehen. Nutzen Sie hierfür etwaige Abmeldelinks im Newsletter oder schreiben Sie eine E-Mail an: info[at]rsmedia-verlag.de.