Forscher der ETH Zürich haben einen bedeutenden Fortschritt in der genetischen Forschung erzielt, indem sie eine Technik entwickelt haben, die die gleichzeitige Modifikation mehrerer Gene in den Zellen erwachsener Tiere ermöglicht. Dieser innovative Ansatz, der die CRISPR-Cas-Genbearbeitungswerkzeug nutzt, schafft ein mosaikartiges Muster, das die Erforschung genetischer Krankheiten vereinfacht. Durch die Modifikation mehrerer Gene in einem einzigen Tier können Forscher neue Einblicke in die Komplexität genetischer Störungen gewinnen und gleichzeitig die Anzahl der notwendigen Tierversuche reduzieren.

Traditionell haben Wissenschaftler die genetischen Ursprünge von Krankheiten durch die Fokussierung auf ein einziges Gen untersucht. Allerdings werden viele Krankheiten von mehreren Genen beeinflusst, was es schwierig macht, den Beitrag jedes einzelnen zur Bedingung festzustellen. Dies erforderte normalerweise zahlreiche Tierversuche, von denen jeder auf eine spezifische genetische Modifikation abzielte.

Unter der Leitung von Professor Randall Platt entwickelten die Forscher eine Methode, die CRISPR-Cas verwendet, um Veränderungen in mehreren Genen in den Zellen eines einzigen Tieres vorzunehmen und dabei ein mosaikartiges Muster zu erzeugen. Während jede Zelle nur ein verändertes Gen hat, haben verschiedene Zellen innerhalb eines Organs unterschiedliche Modifikationen, was eine präzise Analyse der einzelnen Zellen ermöglicht. Dieser Fortschritt ermöglicht es Forschern, die Auswirkungen mehrerer genetischer Veränderungen in einem einzigen Experiment zu untersuchen und den Forschungsprozess erheblich zu vereinfachen.

Das Team der ETH Zürich hat diese Technik erstmals erfolgreich bei erwachsenen Mäusen angewendet. Sie verwendeten adeno-assoziierte Viren (AAV) als Zustellungsmechanismus, um den Zellen Anweisungen zur Genmodifikation zu geben. Indem sie Mäuse mit einer Mischung von Viren infizierten, die verschiedene Anweisungen enthielten, konnten die Forscher verschiedene Gene in den Zellen des Gehirns ausschalten. Diese Methode erwies sich als effektiv, um neue Erkenntnisse über das 22q11.2-Deletionssyndrom, eine seltene genetische Störung beim Menschen, zu liefern. Die Forscher entdeckten, dass drei Gene innerhalb einer bestimmten chromosomalen Region eine wichtige Rolle bei der Fehlfunktion der Gehirnzellen und ihrer Verbindung zu Bedingungen wie Schizophrenie und Autismus-Spektrum-Störungen spielen.

Die möglichen Anwendungen dieser Technik sind vielfältig, da sie zur Untersuchung weiterer genetischer Störungen mit Beteiligung mehrerer Gene verwendet werden kann. Indem sie ein tieferes Verständnis für die abnormale Genaktivität bei verschiedenen Krankheiten gewinnen, können Forscher zielgerichtete Medikamente entwickeln, um diese Anomalien auszugleichen. Darüber hinaus ermöglicht diese Methode Wissenschaftlern, direkt an vollständig entwickelten Tieren zu forschen und reduziert somit die Notwendigkeit von Experimenten an Embryonen oder kultivierten Zellen.

Während die Forscher weiterhin an der Verfeinerung dieser Technik arbeiten, könnte die Anzahl der modifizierten Gene von derzeit 29 auf mehrere Hundert steigen. Dieser Fortschritt stellt einen bedeutenden Durchbruch in der genetischen Forschung dar und bietet neue Möglichkeiten, die Komplexität genetischer Krankheiten zu erforschen und spezifische Behandlungen zu entwickeln.

Quellen:
– ETH Zurich Forschungsnachrichten
– Nature Journal