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Mittwoch, 27.07.2016
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Genschere repariert erbliche Muskelschwäche

Forscher therapieren Duchenne Muskeldystrophie bei Mäusen mit Hilfe von CRISPR

Forscher haben erstmals die erblich bedingte Muskeldystrophie Duchenne in Mäusen zumindest teilweise geheilt. Das gelang ihnen mit Hilfe der Genschere CRISPR. Erstmals wurde damit durch diese Methode eine erblich bedingte Erkrankung bei bereits erwachsenen Säugetieren geheilt. Die Methode könnte künftig vielleicht auch menschlichen Patienten das Leben retten, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin „Science“ berichten.
Mit der Genschere CIRSPR haben Forscher den krankmachenden Genteil bei der Duchenne Muskeldystrophie herausgeschnitten.

Mit der Genschere CIRSPR haben Forscher den krankmachenden Genteil bei der Duchenne Muskeldystrophie herausgeschnitten.

Das Verändern von Genen war für die medizinische Forschung lange Zeit eine komplizierte und teure Angelegenheit, die noch dazu häufig schief ging - zumindest bis Wissenschaftler vor einigen Jahren einen Mechanismus entdeckten, der völlig neue Möglichkeiten eröffnete: Die Genschere CRISPR, kurz für "Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats", besitzt zusammen mit dem Enzym Cas9 die Fähigkeit, fremde DNA-Sequenzen gezielt an eine ganz bestimmte Stelle des Erbguts einzusetzen. Damit gibt es erstmals ein Werkzeug, mit dem sich das Erbgut eines Organismus einfach und erschwinglich manipulieren lässt - ein enormer Vorteil etwa für Anwendungen in der Gentherapie.

Gendefekt mit tödlichen Folgen


Wissenschaftler um Christopher Nelson von der Duke University haben die Genschere CRISPR nun genutzt, um erwachsene Mäuse zu therapieren, die unter der Muskeldystrophie Duchenne leiden. Die Muskeldystrophie Duchenne trifft im Schnitt etwa einen von 3.500 Männern. Die muskuläre Erbkrankheit führt bei den Betroffenen zu einem progressiven Abbau sämtlicher Muskulatur und endet immer tödlich, sobald Herz- und Atemmuskulatur nicht mehr funktionieren.

Ursache der Erkrankung ist in der Regel eine Mutation des Gens für das Protein Dystrophin, einem wichtigen Bestandteil der Muskelfasern. Durch den Defekt fehlen dem Gen oft einige Genabschnitte, sogenannte Exons. Infolge kann das Gen nicht korrekt abgelesen und das Protein nicht gebildet werden.


Patient mit Duchenne Muskeldystrophie

Patient mit Duchenne Muskeldystrophie

Erfolg bei Mäusen


Für ihre Studie haben Nelson und seine Kollegen die CRISPR-Cas9-Genschere mittels eines künstlich veränderten, nicht mehr schädlichen Adenovirus in den Körper kranker Mäuse eingeschleust. Mit seiner Hilfe schnitten sie dann das Exon 23 des Dystrophin-Gens aus. Auf diese Weise korrigierten sie den durch die Mutation entstandenen Ablesefehler - das Gen konnte nun korrekt abgelesen und das Protein gebildet werden.

Die Methode führte den Forschern zufolge in etwa zwei Prozent aller Muskelzellen zum Erfolg: Der Dystrophingehalt stieg in diesen Muskelzellen auf acht Prozent des normalen Levels eines gesunden Menschen an - ein kleiner, aber wirksamer Effekt. Schon in früheren Studien hatte sich gezeigt, dass bereits ein Anstieg auf vier Prozent des Normalzustands ausreicht, um die Muskelfunktion hinreichend wiederherzustellen.

…und bei Mäuse-Embryonen


In einer zweiten Studie kommt ein anderes Forscherteam zu einem ähnlichen Erfolg: Die Wissenschaftler um Chengzu Long vom Southwestern Medical Center der University of Texas in Dallas haben im Mausmodell mit CRISPR-Cas9 das Erbgut von Mäuseembryonen und damit die Keimbahn manipuliert. 80 Prozent der nach einem solchen Eingriff geborenen Mäuse fehlte wie gewünscht das Exon 23 des Dystrophin-Gens. Zusätzlich gelang es Long und seinen Kollegen, den Genabschnitt in bereits einige Tage alten Mäusen auszuschneiden. Dafür injizierten sie die Genschere mit Hilfe eines Virus direkt in die Muskeln der tierischen Patienten.

Dieselbe Methode nutzte auch ein drittes Forscherteam. Die Wissenschaftler um Mohammadscharif Tabebordbar von der Harvard University in Cambridge zeigten, dass die Reparaturprozesse sogar nach der eigentlichen Therapie weitergingen: Nach der Behandlung hatten auch einige junge Muskelzellen die Dystrophie-Expression wieder aufgenommen, in die die Genschere gar nicht direkt injiziert worden war.

Potenzial für die Zukunft


Für die Forscher sind diese jüngsten Ergebnisse erfolgversprechend. Denn erstmals hat CRISPR damit eine erblich bedingte Erkrankung in voll entwickelten Säugetieren geheilt. Die Therapie habe das Potenzial, auch für die Behandlung menschlicher Patienten zum Einsatz zu kommen.

Zwar mache die Genschere auch ethisch bedenkliche Eingriffe und Manipulationen etwa bei menschlichen Embryonen möglich. „CRISPR hingegen für die Therapie von Gewebe kranker Patienten einzusetzen, ist aus ethischen Gesichtspunkten wenig strittig“, äußern sich etwa die Wissenschaftler der Duke University. Die Studien zeigten einen möglichen Weg auf, es sei aber noch viel Arbeit nötig, um die Genschere erfolgreich in der Praxis einzusetzen. (Science, 2015, doi: 10.1126/science.aad5143 )
(Duke University/ AAAS, 04.01.2016 - DAL)