CRISPR: Hilfe für kranke Pflanzen und Menschen gleichermaßen?

CRISPR: Hilfe für kranke Pflanzen und Menschen gleichermaßen?

Last Updated on February 13, 2023 by Joseph Gut – thasso

12. Februar 2023 –  CRISPR ist eine Technik, mit der die Genome lebender Organismen verändert werden können. Die Technik basiert auf einer vereinfachten Version des bakteriellen antiviralen Abwehrsystems CRISPR-Cas9. Durch die Abgabe der Cas9-Nuklease, die mit einer synthetischen Leit-RNA (gRNA) komplexiert ist, in eine Zelle, kann das Genom der Zelle an einer gewünschten Stelle geschnitten werden, wodurch vorhandene Gene entfernt und/oder neue in vivo hinzugefügtwerden können.

Die Technik wird in der Biotechnologie und Medizin als von großer Bedeutung angesehen, da sie eine sehr präzise, kostengünstige, und einfache Bearbeitung von Genomen in vivo ermöglicht. Es kann bei der Herstellung neuer Medikamente, landwirtschaftlicher Produkte,  gentechnisch veränderter Organismen, oder als Mittel zur Bekämpfung von Krankheitserregern und Schädlingen ohne Eingriffe durch weit verbreitete Chemikalien verwendet werden. Es hat auch Möglichkeiten bei der Behandlung von erblichen genetischen Krankheiten sowie von Krankheiten, die durch somatische Mutationen wie Krebs entstehen.

Morbus Pierce

Wenn es um CRISPR-basierte Behandlung oder besser noch Prävention bei einer Pflanzenkrankheit geht, dann wären die Bemühungen im Zusammenhang mit der Pierce-Krankheit ein Anhaltspunkt. Die durch das Bakterium Xylella fastidiosa verursachte Pierce-Krankheit ist eine der größten Bedrohungen für Weinreben und ihre Anbauindustrie. Dieses Bakterium lebt im Xylem (Wasserleitsystem) der Weinrebenpflanzen. Es verwendet mehrere Vektoren, darunter am prominentesten den “Scharfschützen mit glasigen Flügeln (Homalodisca vitripennis)”, um sich zu verbreiten; Tatsächlich hatte diese Vektor, weniger als ein Jahrzehnt nach seiner ersten Identifizierung in Kalifornien, das Bakterium, das die Pierce-Krankheit verursacht, von einem Ärgernis in einen Albtraum in den Weinrebenplantagen verwandelt.

Mit klassischen Mitteln wie Inspektionen und gezieltem Sprühen von Pestiziden konnte Kalifornien den invasiven Scharfschützen weitgehend auf Südkalifornien beschränken. Aber die Krankheit ist immer noch nicht heilbar, und sie droht, sich aufgrund des Klimawandels zu verschlimmern und schwerer zu bekämpfen. Aus diesem Grund wollen Forscher nun das kalifornische Anti-Pierce-Arsenal um die hochmoderne CRISPR-Technologie erweitern, indem sie das Genom des Glasflügel-Scharfschützen gezielt so verändern, dass er das Bakterium nicht mehr verbreiten kann.

Homalodisca vitripennis. Aus dem Englischen übersetzt: Glasflügel-Scharfschütze

Während dies aus wissenschaftlicher Sicht keine allzu große Herausforderung darstellt, kann dies jedoch aus regulatorischer und zulassungstechnischer Sicht der Fall sein. In den USA stellt die Environmental Protection Agency (EPA) fest, dass sich das regulatorische Umfeld rund um CRISPR-modifizierte Insekten derzeit in Entwicklung befindet. Daher skizzierten die 2017 veröffentlichten Regierungsleitlinien einen koordinierten Ansatz, der vorschlug, dass das US-Landwirtschaftsministerium (USDA) weitgehend die Autorität über gentechnisch veränderte Tiere im Zusammenhang mit der Landwirtschaft haben soll. Die Zuständigkeit kann jedoch variieren, je nachdem, ob ein bearbeiteter Organismus die Population eines Insekts reduzieren oder die Übertragung von Krankheiten stören soll. Bisher hat die US-Regierung die Freisetzung von gentechnisch veränderten Moskitos erlaubt, aber Tests von Pflanzenschädlingen wie Kohlmotten und rosa Kapselwürmern waren begrenzt. Es wird interessant sein, den Fortschritt der behördlichen Genehmigung der Freisetzung genetisch manipulierter Glasflügel-Scharfschützen in die Umwelt und ihres Beitrags zur letztendlichen Ausrottung der Pierce-Krankheit zu verfolgen.

Beim Menschen befindet sich die CRISPR-Geneditierung seit geraumer Zeit in der Entwicklung, um zu versuchen, komplizierte klinische Zustände zu behandeln oder die Entwicklung seltener Krankheiten bei Personen insgesamt zu verhindern. Es gibt noch keine von der FDA zugelassenen CRISPR-basierten Therapien. Im Jahr 2023 wird jedoch erwartet, dass mehrere Unternehmen die Entwicklung von CRISPR-basierten Therapien durch klinische Studien vorantreiben oder sogar die FDA-Zulassung erhalten. Daher strebt etwa Editas Medicine Mitte 2023 eine klinische Aktualisierung der Phase-I/II-RUBY-Studie an, in der die CRISPR-Cas12a-Therapie EDIT-301 bei SCD getestet wird. Intellia plant, einen IND für NTLA-3001, eine auf CRISPR-basierende Therapie für Alpha-1-Antitrypsin-Mangel irgendwann in diesem Jahr einzureichen. Das Unternehmen plant außerdem, im Jahr 2023 eine Phase-II-Studie für NTLA-2002, eine CRISPR-Therapie für hereditäre Angioödeme, zu starten. Darüber hinaus erwartet Graphite Bio Mitte 2023 Proof-of-Concept-Daten aus einer Phase-I/II-Studie für seine SCD-Behandlung nula-cel.

Anwendung von CRISPR bei Patienten

Nula-cel ist Teil der UltraHDR-Plattform, die das Unternehmen als die nächste Generation der Genbearbeitung bezeichnet. Im Gegensatz dazu und etwas weiter fortgeschritten, haben Vertex und CRISPR Therapeutics bereits im Jahr 2022 globale Zulassungsanträge für Exa-cel, einen CRISPR-basierten gentherapeutischen Ansatz für Sichelzellanämie und Beta-Thalassämie, angekündigt, als Exa-cel Fast Track gewährt wurde. Regenerative Medicine Advanced Therapy (RMAT) und Orphan Drug-Status in den USA sowie Priority Medicines (PRIME) und Orphan Drug-Status in Europa.

Die CRISPR-Geneditierung zielt auch darauf ab, Herzkrankheiten zu behandeln und beschädigtes Gewebe nach einem Herzinfarkt zu reparieren. In einer kürzlich in Science veröffentlichten Studie beschreiben Forscher eine kardioprotektive Strategie, die möglicherweise auf ein breites Spektrum von Patienten mit Herzerkrankungen anwendbar ist. Sie nutzten Baseneditierung, um die oxidativen Aktivierungsstellen von CaMKIIδ, einem primären Treiber von Herzerkrankungen, abzutragen, und zeigten in Kardiomyozyten die aus humaninduzierten pluripotenten Stammzellen stammen, dass die Editierung des CaMKIIδ-Gens zur Eliminierung von oxidationsempfindlichen Methioninresten Schutz vor Ischämie/Reperfusion verleiht (IR ). Darüber hinaus ermöglicht die Bearbeitung von CaMKIIδ in einem Mausmodell zum Zeitpunkt der IR dem Herzen die Funktion von ansonsten schweren Schäden wiederherzustellen. Die CaMKIIδ-Geneditierung könnte daher eine dauerhafte und fortschrittliche Strategie für die Therapie von Herzerkrankungen darstellen.

Insgesamt scheinen CRISPR-basierte Therapien ein enormes Potenzial für die Behandlung und Prävention von Krankheiten in so weit voneinander entfernten Organismen wie Insekten/Pflanzen und Menschen zu haben. Das ist einfach faszinierend.

Sehen Sie hier eine kurze Sequenz zu CRISPR und Geneditierung:

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Professor in Pharmakologie und Toxikologie. Experte in theragenomischer und personalisierter Medizin und individualisierter Arzneimittelsicherheit. Experte in Pharmako- und Toxiko-Genetik. Experte in der klinischen Sicherheit von Arzneimitteln, Chemikalien, Umweltschadstoffen und Nahrungsinhaltsstoffen.

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