RNA + Forschung

RNA als Werkzeug

Im Labor können RNA-Moleküle als Werkzeuge benutzt werden, um zelleigene Vorgänge zu untersuchen und besser zu verstehen. Zwei häufig verwendete Techniken sind die RNA-Interferenz (RNAi) und die Genschere CRISPR/Cas9.

Mit beiden Methoden können Zellen kontrolliert verändert werden, indem zum Beispiel die Bildung eines bestimmten Proteins verringert wird. Sowohl RNAi als auch CRISPR/Cas9 basieren darauf, dass ein im Labor hergestelltes RNA-Molekül eine ausgewählte zelleigene RNA- oder DNA-Sequenz erkennen und diese mithilfe von assoziierten Proteinen bearbeiten kann.

RNA-Interferenz

Die RNA-Interferenz wurde um die Jahrtausendwende entdeckt und 2006 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Sie ist ein bei Pilzen, Pflanzen und Tieren natürlich vorkommender Mechanismus, der es ermöglicht, die Genexpression zu regulieren. Die Methode funktioniert transient, also ohne das zugrundeliegende Genom verändern zu müssen. Heute wird mit Hochdruck an klinischen Anwendungen der RNAi geforscht. Das RNAi-Prinzip ist denkbar einfach: Im Normalfall wird von einem Gen eine mRNA gebildet, die danach in ein funktionelles Protein übersetzt wird. Um diese Proteinherstellung zu unterbinden, kann die mRNA direkt angegriffen werden. Dazu werden kurze doppelsträngige und komplementäre RNA-Moleküle im Labor hergestellt (siRNA: small  interfering oder kleine Interferenz-RNA). Diese werden in die Zelle geschleust, wo ein Proteinkomplex – genannt RISC – einen der beiden Stränge bindet. Dieser RNA-Proteinkomplex sucht das komplementäre zelluläre mRNA-Molekül, das dann zerschnitten und so zerstört wird. Danach kann kein Protein mehr gebildet werden. Gibt es also ein Protein im Körper, das unerwünscht ist, muss nur die siRNA am richtigen Ort ankommen – was allerdings kein einfaches Unterfangen ist.

CRISPR/Cas9 – das neue Universalwerkzeug der Gentechnik

Das CRISPR/Cas9-System stammt ursprünglich aus Bakterien. Diese nutzen es als eine Art Immunsystem, mit welchem sie Viren abwehren können.

Jahrelange Grundlagenforschung erlaubten aus diesem System ein molekularbiologisches Werkzeug zu entwickeln, welches nicht nur in Bakterien, sondern in allen lebenden Zellen funktioniert.

Das CRISPR/Cas9-System besteht aus zwei Komponenten: dem Cas9-Enzym, eine Art molekulare Schere, und einer guide-RNA, welche das Cas9-Enzym zur Zielsequenz führt. Hat Cas9 mithilfe der guide-RNA seine Zielsequenz auf der DNA erreicht, schneidet Cas9 die DNA in zwei Stränge.

Fügt man dem CRISPR/Cas9-System nun eine Reparaturvorlage hinzu, lässt sich mit dieser die zerschnittene DNA reparieren. Auf diese Weise könnte man beispielsweise eine fehlerhafte DNA-Sequenz, welche zu einer Krankheit führt, gezielt reparieren.

 

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