CRISPR/Cas-Methode

CRISPR/Cas-Komplex mit DNA

Die CRISPR/Cas-Methode (von englisch Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – gruppierte kurze palindromische Wiederholungen mit regelmäßigen Abständen und CRISPR-associated – CRISPR-assoziiertes Protein) ist eine molekularbiologische Methode, um DNA gezielt zu schneiden und zu verändern (Genome Editing). Gene können mit dem CRISPR/Cas-System eingefügt, entfernt oder ausgeschaltet werden,¹Martin Jinek, Krzysztof Chylinski, Ines Fonfara, Michael Hauer, Jennifer A. Doudna, Emmanuelle Charpentier: A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity. In: Science. Band 337, Nr. 6096, 17. August 2012, ISSN 0036-8075, S. 816–821, doi:10.1126/science.1225829, PMID 22745249. auch Nukleotide in einem Gen können geändert werden.²H. Ochiai: Single-Base Pair Genome Editing in Human Cells by Using Site-Specific Endonucleases. In: International journal of molecular sciences. Band 16, Nummer 9, 2015, S. 21128–21137, doi:10.3390/ijms160921128, PMID 26404258, PMC 4613245 (freier Volltext) (Review). Aufgrund der einfachen Durchführung, der Skalierbarkeit hinsichtlich unterschiedlicher Zielsequenzen und der geringen Kosten wird die CRISPR/Cas-Methode zunehmend in der Forschung eingesetzt.³M. M. Mahfouz, A. Piatek, C. N. Stewart: Genome engineering via TALENs and CRISPR/Cas9 systems: challenges and perspectives. In: Plant biotechnology journal. Band 12, Nummer 8, Oktober 2014, S. 1006–1014, doi:10.1111/pbi.12256, PMID 25250853.⁴E. Pennisi: The CRISPR craze. In: Science. Band 341, Nummer 6148, August 2013, S. 833–836, doi:10.1126/science.341.6148.833, PMID 23970676. Gleichzeitig gibt es beim aktuellen Stand der Forschung noch Probleme bei der Spezifität durch off-target-Effekte, also Auswirkungen am Genom außerhalb der Schnittstelle.

Die wissenschaftliche Grundlage zur Entwicklung der CRISPR/Cas-Methode wurde durch die Entdeckung und Erforschung der CRISPR-Sequenzen und des damit verbundenen CRISPR/Cas-Systems im Immunsystem verschiedener Bakterien und Archaea gelegt. Die erste wissenschaftliche Dokumentation zur Entwicklung und zum Einsatz der Methode wurde 2012 durch eine Arbeitsgruppe um Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna veröffentlicht. Die wissenschaftliche Fachzeitschrift Science erklärte die CRISPR-Methode zum Breakthrough of the Year 2015.⁵Email Science: And Science’s Breakthrough of the Year is … In: news.sciencemag.org. 17. Dezember 2015, abgerufen am 17. Dezember 2015 (englisch). Für ihre Arbeiten an der CRISPR/Cas-Methode wurden die beiden Wissenschaftlerinnen mit dem Nobelpreis für Chemie 2020 ausgezeichnet.

Inhaltsverzeichnis

• 1 Prinzip
• 2 Eigenschaften
  • 2.1 Komponenten
    • 2.1.1 Alternativen zu Cas9
  • 2.2 Anpassung an die Zielsequenz
  • 2.3 Nukleotidsubstitution
  • 2.4 Insertionen
  • 2.5 Einbringung in Zellen
  • 2.6 Spezifität
  • 2.7 Erhöhung der Spezifität
    • 2.7.1 Paired Nickases
    • 2.7.2 Proteindesign von Cas9
    • 2.7.3 dCas9-FokI
    • 2.7.4 BhCas12b v4
    • 2.7.5 dCas9-RT: Prime Editing
• 3 Regulation
• 4 Typen
  • 4.1 Klassifizierung
• 5 Anwendungen
  • 5.1 Pflanzenzüchtung
  • 5.2 Tierzüchtung
  • 5.3 Bekämpfung von Insekten
• 6 Entdeckungsgeschichte
  • 6.1 Patentstreit
• 7 Risiken
  • 7.1 Öko-soziale Probleme
• 8 Recht
• 9 Literatur
• 10 Weblinks 

Quellen und Tiefen

• 1
  Martin Jinek, Krzysztof Chylinski, Ines Fonfara, Michael Hauer, Jennifer A. Doudna, Emmanuelle Charpentier: A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity. In: Science. Band 337, Nr. 6096, 17. August 2012, ISSN 0036-8075, S. 816–821, doi:10.1126/science.1225829, PMID 22745249.
• 2
  H. Ochiai: Single-Base Pair Genome Editing in Human Cells by Using Site-Specific Endonucleases. In: International journal of molecular sciences. Band 16, Nummer 9, 2015, S. 21128–21137, doi:10.3390/ijms160921128, PMID 26404258, PMC 4613245 (freier Volltext) (Review).
• 3
  M. M. Mahfouz, A. Piatek, C. N. Stewart: Genome engineering via TALENs and CRISPR/Cas9 systems: challenges and perspectives. In: Plant biotechnology journal. Band 12, Nummer 8, Oktober 2014, S. 1006–1014, doi:10.1111/pbi.12256, PMID 25250853.
• 4
  E. Pennisi: The CRISPR craze. In: Science. Band 341, Nummer 6148, August 2013, S. 833–836, doi:10.1126/science.341.6148.833, PMID 23970676.
• 5
  Email Science: And Science’s Breakthrough of the Year is … In: news.sciencemag.org. 17. Dezember 2015, abgerufen am 17. Dezember 2015 (englisch).

Quellen und Tiefen

• 1
  Martin Jinek, Krzysztof Chylinski, Ines Fonfara, Michael Hauer, Jennifer A. Doudna, Emmanuelle Charpentier: A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity. In: Science. Band 337, Nr. 6096, 17. August 2012, ISSN 0036-8075, S. 816–821, doi:10.1126/science.1225829, PMID 22745249.
• 2
  H. Ochiai: Single-Base Pair Genome Editing in Human Cells by Using Site-Specific Endonucleases. In: International journal of molecular sciences. Band 16, Nummer 9, 2015, S. 21128–21137, doi:10.3390/ijms160921128, PMID 26404258, PMC 4613245 (freier Volltext) (Review).
• 3
  M. M. Mahfouz, A. Piatek, C. N. Stewart: Genome engineering via TALENs and CRISPR/Cas9 systems: challenges and perspectives. In: Plant biotechnology journal. Band 12, Nummer 8, Oktober 2014, S. 1006–1014, doi:10.1111/pbi.12256, PMID 25250853.
• 4
  E. Pennisi: The CRISPR craze. In: Science. Band 341, Nummer 6148, August 2013, S. 833–836, doi:10.1126/science.341.6148.833, PMID 23970676.
• 5
  Email Science: And Science’s Breakthrough of the Year is … In: news.sciencemag.org. 17. Dezember 2015, abgerufen am 17. Dezember 2015 (englisch).

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