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Medizin

31. Januar 2019 RNA-Editierung: Risikoarme Reparatur fehlerhafter genetischer Information

Die Anwendung der Crispr/Cas-Methode beim Menschen, bei der mit einer Art Genschere die DNA dauerhaft verändert wird, steht stark in der Kritik. Zwar ist die Methode prinzipiell zur Gentherapie bei erblichen Krankheiten geeignet. Wenn bei der Behandlung jedoch Fehler auftreten, bleiben diese in der DNA verankert und werden an Nachkommen weitergegeben. Prof. Dr. Thorsten Stafforst vom Interfakultären Institut für Biochemie der Universität Tübingen arbeitet gemeinsam mit seinem Team an einer risikoärmeren Methode zur Reparatur fehlerhafter genetischer Information: der RNA-Editierung.
Bei der RNA-Editierung werden Änderungen nicht direkt an der DNA vorgenommen, sondern an der RNA, die zeitnah abgebaut wird. So bleibt eine Behandlung zeitlich befristet. Die Forscher hatten bereits im Juli gemeldet, dass sie an Zellkulturen im Labor Gendefekte mit hoher Effizienz und Präzision ausgleichen konnten. Nun ist ihnen ein weiterer entscheidender Schritt für die Nutzung der Methode als Therapie gelungen: Statt künstliche Proteine zuzusetzen, können sie auf körpereigene Enzyme zugreifen (1).

Die DNA kodiert für unzählige Proteine. Werden bestimmte Proteine in der Zelle benötigt, wird der betreffende DNA-Abschnitt transkribiert, die mRNA aus dem Zellkern exportiert und im Zytoplasma in Proteine translatiert.

Stafforst und sein Team arbeiten u.a. mit der erblichen Stoffwechselerkrankung Antitrypsinmangel, die zu Leberzirrhose, Leberkrebs oder einem Lungenemphysem führen kann. Ursache ist hier nur eine falsche DNA-Base – und entsprechend in der mRNA. Dieser Fehler kann jedoch schwerwiegende Folgen haben, weil die betreffenden Proteine nicht funktionsfähig sind. Die Forscher können die Mutation korrigieren. „Wir schleusen ein künstlich erzeugtes Molekül in die Zellen ein, ein sog. Antisense-Molekül, das sich gegengleich an die mRNA anlagert, bis auf die eine fehlerhafte Stelle, die wir durch den korrekten Buchstaben ersetzen“, erklärt Erstautor Tobias Merkle.

Außerdem trägt das zugegebene Molekül eine Bindungsstelle für ein bestimmtes körpereigenes Enzym, das in der Zelle vorhanden ist und sich anheftet. Es ist darauf spezialisiert, den Paarungskomplex von Antisense-Molekül und der mRNA zu erkennen und zu reparieren. „Dabei wird gezielt der Fehler bereinigt und anschließend ein korrektes Protein hergestellt“, sagt der Forscher.

Hohe Effizienz und Präzision

„Dass wir nun für diesen Schritt ein körpereigenes Enzym nutzen können, ist ein großer Erfolg“, erklärt Stafforst. „Vorher haben wir dafür unseren Zellkulturen ein künstliches Protein mit einer Führungs-RNA zugesetzt. Das funktionierte zwar im Labor sehr gut. Es wäre jedoch schwierig, dieses Konstrukt als Medikament in die Leberzellen zu transportieren.“ Die Forscher arbeiten weiter daran, die Effizienz zur Korrektur des Genfehlers zu steigern. „Möglicherweise wäre Menschen mit schwerem Antitrypsinmangel bereits gut zu helfen, wenn wir die Hälfte der fehlerhaften mRNAs korrigieren könnten“, sagt Merkle. Die Präzision der Methode sei bereits sehr gut: Auch wenn das zugegebene künstliche Molekül in alle Körperzellen gelangte, griffe es nur dort an, wo die passende mRNA zu finden ist.

Die Forscher beobachten in einigen Fällen, dass auch an anderen Stellen als beabsichtigt ein Buchstabe ausgetauscht wird. Negative Folgen seien bisher nicht zu erkennen, sagt Stafforst. Die Universität Tübingen hat auf die Methode zur RNA-Editierung, die auch auf andere genetisch bedingte Erkrankungen angewendet werden kann, ein Patent angemeldet. Bis zur Entwicklung von Medikamenten für den Menschen sei es jedoch noch ein langer Weg, so die Wissenschaftler.

Quelle: Eberhard Karls Universität Tübingen

Literatur:

Merkle T, Merz S, Reautschnig P et al.
Precise RNA editing by recruiting endogenous ADARs with antisense oligonucleotides.
Nature Biotechnology 2019.
doi: 10.1038/s41587-019-0013-6


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