Prime Editing

verbesserte Variante des CRISPR/Cas-Systems, das DNA nicht nur gezielt schneiden, sondern auch effizienter reparieren kann

Wie beim CRISPR/Cas-System auch, steuert eine Guide RNA, hier pegRNA genannt (= prime editing guide RNA), eine vorgegebene Stelle im Erbgut zielgenau an. Das mit der pegRNA verbundene Cas9-Enzym (Nuklease) wurde so verändert, dass es nicht wie üblich einen Doppelstrangbruch herbeiführt, sondern nur einen der beiden DNA-Stränge schneidet.

Bestandteil des Prime-Systems ist außerdem ein zusätzliches Enzym namens Reverse Transkriptase (RT), das RNA in DNA umschreiben kann. Der Clou beim Prime Editing: Die pegRNA ist länger als beim herkömmlichen CRISPR/Cas-System, denn sie hat nicht nur die Steuerfunktion inne, sondern trägt auch die Information für die gewünschte DNA-Veränderung (z.B. Basenaustausch, Insertion oder Deletion bis zu 30 Basenpaaren). Diese Information kopiert das RT-Enzym direkt in die Schnittstelle.

Da die beiden DNA-Stränge an dieser Stelle nun nicht mehr zueinander passen, schneidet Cas auch den nicht editierten Strang. Der Schnitt wird automatisch von der Zelle anhand des zuvor editierten DNA-Strangs repariert.

Das Prime Editing bügelt zwei Schwächen des herkömmlichen CRISPR/Cas-Systems aus: Off-target-Effekte, also Fehlschnitte, werden reduziert, weil nur ein Strang geschnitten wird. Und die Reparatur und damit das Einfügen der gewünschten DNA-Veränderung ist effizienter: Beim CRISPR-Cas-System übernimmt die Zelle allein die Reparatur des Schnitts. Die gezielte Reparatur anhand einer eingebrachten DNA-Vorlage funktioniert aber nicht in allen Zelltypen zuverlässig und ist auch in Pflanzen schwierig. Oft verknüpft die Zelle die losen Enden einfach wieder miteinander und baut dabei zusätzliche Basen ein oder lässt welche weg.

Prime Editing verspricht eine höhere Effizienz bei der Einführung gezielter DNA-Veränderungen. Die Technik könnte somit ein wertvolles Werkzeug sowohl in der Medizin als auch in der Pflanzenzucht werden.

Siehe auch

CRISPR/Cas-System DNA RNA Deletion Insertion Nukleasen Basen