CRISPR-Cas9 System

00:02 Betrachten wir nun ein sehr spezifisches Restriktionsendonuklease-System. Restriktionsendonukleasen dienen in Bakterienzellen der Immunabwehr. Es hat sich herausgestellt, dass sie über einige noch spezifischere Restriktionsendonukleasen verfügen, als die, über die wir bisher gesprochen haben.

00:24 Bakterien verwenden ihre Endonukleasen als Schutzmechanismus, indem sie eingedrungene virale DNA zerschneiden.

00:31 Man geht inzwischen davon aus, dass Bakterien ein Immunsystem haben könnten, das unserem ähnelt. Haben wir Kontakt zu einem einem viralen Erreger, lernt unser Immunsystem und bildet ein spezifisches Gedächtnis aus, indem es einige Antigene der eingedrungenen Partikeln konserviert und diese bei einem zweiten Kontakt, gezielter und schneller angreifen kann.

00:58 So können wir die Eindringlinge schneller bekämpfen. Bakterien scheinen einen sehr ähnlichen Mechanismus zu haben. Sie verfügen nicht nur über die speziellen Restriktionsendonukleasen, die eingedrungene DNA zerschneiden, sondern fertigen zusätzlich eine Kopie der eingedrungenen DNA an und speichern sie für eine spätere Verwendung in ihrem eigenen Genom. Wie funktioniert das? Das ist das CRSPR-Cas9-System.

01:26 CRSPR ist ein Akronym für ein sehr langes Wort.

01:34 Cluster regularly interspaced short palindromic repeats. Die einzelnen Wörter kennen wir.

01:41 CRSPR kann allerdings viel einfacher ausgesprochen werden. CRSPR tritt zusammen mit Cas9-Proteinen auf.

01:50 Hier ein Beispiel einer Zielsequenz. Wir haben eine guide-RNA, die von einer in das bakterielle Genom integrierten Sequenz abgeschrieben wird. Diese ist komplementär zu der eingedrungenen Virus-DNA.

02:09 Wenn das Virus erneut auftaucht, kann die Bakterienzelle diese guide-RNA synthetisieren.

02:15 Sie passt in das Cas9-Protein. Das funktioniert in etwa so: Das Cas9-Protein hat ein aktives Zentrum, an das die guide-RNA, die spezifisch auf den Eindringling ausgerichtet ist, bindet.

02:30 Nun versucht das Cas9-Protein alle DNA-Abschnitte zu finden, die zu der guide RNA-Sequenz komplementär sind. Cas9 bindet mit Hilfe der assoziierten guide-RNA innerhalb der Zelle an alle komplementären DNA-Abschnitte und zerschneidet diese. Das ist eine sehr effiziente Genschere, die die DNA an sehr spezifischen Stellen schneidet. Wir können dieses System in Zellen nutzen.

03:07 Seit kurzem werden diese Sequenzen nachgebaut. Wir haben die Methode von den Bakterien gestohlen und sind mittlerweile in der Lage, guide-RNA zu erzeugen. Die menschliche Genomsequenz ist bekannt. Somit können spezifische mRNAs synthetisiert werden, die man inzwischen sogar online bestellen kann. Es gibt dafür einen ganzen Katalog.

03:29 Sie wählen Ihre Zielsequenz aus, die mit bestimmten Genen assoziiert ist.

03:36 Dann können Sie entweder in der Mitte oder an der Rändern dieser Gene schneiden.

03:43 Das CRSPR/Cas9-System zielt auf eine spezifische DNA-Sequenz ab, kann in der Mitte oder an jeder weiteren gewünschten Stelle schneiden, weil wir festlegen, welche unsere Zielsequenz ist.

03:57 Das ist ein großer Fortschritt für die Gentechnik, da DNA-Sequenzen spezifisch eingefügt werden können.

04:07 In letzter Zeit wurde viel zu Parkinson und Mukoviszidose und sogar zu der Behandlung von HIV geforscht, indem die eindringende virale DNA angegriffen wird. Ein sehr spannendes Gebiet.

04:20 Eine molekulare Schere, die alles zerschneidet.