CRISPR/Cas(t)-1 Mehr Entdecker als Nobel erlaubt

Vielen Dank für eure positiven Rückmeldungen zur Nullnummer :-) Heute besprechen Lothar und Katrin die vielen Vorarbeiten für und Entwicklungen zu dem was wir heute als CRISPR/Cas-System kennen. Viele unerwartete Wendungen, verpasste Chancen, und aufgeworfene Fragen über den Zustand des Systems Wissenschaft an sich pflastern seinen Weg...

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Sendungsnotizen

Literatur #

Entdeckung & Funktionsbeschreibung (früher 1990er bis 2007) #

  • Francisco Mojica in Alicante: palindromic repeats in entfernt verwandten Archaeen & Bakterien zeigt Wichtigkeit
    • Spacer oft viralen Ursprungs => Hypothese: adaptives Immunsystem
    • Gilles Vergnaud & Alexander Bolotin in Paris ebenso
  • Philippe Horvath bei’nem Sauerkrauthersteller: Korrelation der Spacer mit Resistenz von Bakterienstämmen gegenüber Phagen
  • Rodolphe Barrangou & Sylvain Moineau bestätigen Immunsystem-Hypothese

Zielfrage & Programmierbarkeit (2008 – 2011) #

  • John van der Oost in Wageningen: künstliche CRISPR-Elemente gegen Lambda-Phagen => programmierte Immunität = Impfung
    • CRISPR-assoziierte Proteine nutzen crRNAs (Palindrom = Sekundärstruktur) zur Zielfindung
    • Hypothese: Ziel ist DNA
  • Luciano Marraffini & Erik Sontheimer in Chicago: keine RNA-Interferenz, da bei explosionsartiger Virusinfektion ineffektiv
    • CRISPR immunisiert auch gegen Plasmide => schneidet DNA
    • Hypothese: programmierbare DNA-Schere & Genomeditierung

molekularer Mechanismus (2008 – 2011) #

  • Sylvain Moineau: sehr schneller, exakter Doppelstrangschnitt
  • Emmanuelle Charpentier (Umeå) & Jörg Vogel (Berlin): dritt-häufigstes Transkript maturiert crRNA & unterstützt Zielfindung => tracrRNA

andere Organismen, in vitro & Optimierung (2011 – 2012)

  • Virginijus Siksnys in Vilnius: CRISPR-Locus immunisiert auch in E. coli => Werkzeug im Modellorganismen = populäreres Werkzeug
    • Cas9 ist einziges notwendiges Enzym
    • Aufreinigung mit crRNA & tracrRNA => im Reagenzglas aktiv
    • Reprogrammierung durch künstliche Spacer
    • Paper früher eingereicht, aber von Cell abgelehnt
  • Emmanuelle Charpentier & Jennifer Doudna (Berkeley): ebenso & fusionieren RNAs zu einer & vereinfachen deren Erstellung
    • Paper bei Science später eingereicht, aber schneller veröffentlicht
  • Nobelpreis: wenn nur 3, dann diese, aber nächster ist auch sehr wichtig
  • Feng Zhang (MIT, Boston) Codonoptimierung von Cas9 für Menschen &  Zellkernlokalisierungssignal
    • Multiplexing
    • Mausmodelle für Krankheiten & Prozessscreening
    • Reagenzien über Addgene verteilt
    • seitdem: Editierung ein fast allen Organismengruppen, mehrfache Edits, auch in Keimbahn

Fazit #

      • seit 1980ern: Meganukleasen, TALENs & Zinkfingernukleasen, aber wegen Anpassung des Proteins auf DNA-Ziel ineffizienter (Schlüssel-Schloss-Prinzip zw. Aminosäuren im Protein & Nukleobasen in DNA => Schlüssel muss stets neu produziert werden)
        • CRISPR/Cas9: Bauanweisung beim Schlüsseldienst einreichen
      • Zusammenspiel genetischer Grundlagenforschung, mit forensischem & industriellem Interesse
        • Hypothesen-freie Big-Data-Auswertung: bei Transkript-Sequenzierung (Charpentier & Vogel)
        • öffentliche Datenbanken (Mojica)
        • Verfolgung “untrendiger” Themen, an Orten mit wenig Publicity & durch von junge Wissenschaftler_innen

Nobelpreisaussichten

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Ein Gedanke zu „CRISPR/Cas(t)-1 Mehr Entdecker als Nobel erlaubt

  1. stefan

    Wieder eine sehr schöne Folge!

    Was Restriktionsenzyme angeht: Das ist auch eine bakterielle Abwehr gegen Viren. Jedes Bakterium hat sein eigenes RE und auch eine Methylase. Die Methylase methyliert eine bestimmte DNA Sequenz (zB GTTAC) und das RE kann dann dort nicht mehr schneiden. Kommt nun ein Virus ist seine DNA nicht methyliert und kann geschnitten werden. RE werden im Laboralltag bei der Klonierung eingesetzt.

    Viele Grüße

    Stefan von The Random Scientist

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