Was man über CRISPR wissen muss

Sollten wir das Mammut wieder auferstehen lassen? Oder menschliche Embryonen manipulieren? Oder eine uns gefährlich erscheinende Spezies ausrotten? Die Gen-Editierungs-Technologie CRISPR macht solche Fragen plausibel -- aber wie funktioniert sie? Die Wissenschaftlerin und Laborleiterin Ellen Jorgensen hat es sich zur Aufgabe gemacht, für die Nichtwissenschaftler unter uns, die Mythen und Wirklichkeiten von CRISPR ohne Übertreibungen zu erklären.

Hat jeder von CRISPR gehört?

Ich wäre überrascht, wenn nicht.

Es ist eine Technik,
das Genom zu verändern.

Sie ist so vielseitig und widersprüchlich,

dass sie für spannende Diskussionen sorgt.

Sollten wir das Mammut auferstehen lassen?

Sollten wir Embryonen verändern?

Mein persönlicher Favorit:

Wie können wir eine Spezies,

die wir als gefährlich
für Menschen erachten,

mit Hilfe dieser Technik

zuverlässig von der Erde tilgen?

Die Forschung entwickelt
sich sehr viel schneller

als die Regulärien, die sie begleiten.

Deshalb habe ich es
in den letzten 6 Jahren

zu meiner persönlichen Mission gemacht,

sicherzustellen, dass so viele Menschen
wie möglich verstehen,

was diese Techniken und ihre Folgen sind.

CRISPR wurde in den Medien sehr gehypt.

Sie verwendeten meist Worte
wie "einfach" und "billig".

Darauf will ich näher eingehen

und einige Mythen und Wahrheiten
von CRISPR betrachten.

Wenn Sie mit CRISPR
ein Genom verändern wollen,

müssen sie zuerst die DNA schädigen.

Man führt einen Doppelstrang-Bruch

in der Doppelhelix der DNA durch.

Nun greift der Zellreparaturvorgang ein.

Wir bringen den Reparaturvorgang dazu,

so zu reparieren, wie wir es wollen,

und nicht auf natürlichem Wege.

So funktioniert es.

Es ist ein zweistufiges System.

Sie brauchen das Cas9-Protein
und eine sogenannte guide-RNA

Ich denke da an eine gelenkte Rakete.

Das Cas9 -- ich vermenschliche gerne --

das Cas9 ist wie Pac-Man,

und es will DNA schlucken.

Die guide-RNA ist die Leine,
die Cas9 vom Genom solange fern hält,

bis es die genau passende Stelle findet.

Diese Paarkombination heisst CRISPR.

Wir klauten dieses System

von einem sehr alten
bakteriellen Immunsystem.

Das Erstaunliche daran ist,
daß die guide-RNA,

nur 20 Buchstaben von ihr,

das Ziel des Systems definiert.

Das ist einfach herzustellen

und günstig zu kaufen.

Das ist der modulare Teil des Systems.

Alles andere bleibt gleich.

Das macht es bemerkenswert einfach
und mächtig im Einsatz.

Der gemeinsame Cas9- und
guide-RNA-Proteinkomplex

wandert solange entlang des Genoms,

bis er eine Stelle findet,
die zur guide-RNA passt.

dann zwängt er sich
zwischen die Doppelstränge

und trennt die DNA

mit Hilfe des Cas9-Proteins.

Sofort haben wir eine Zelle,

die in totale Panik geraten ist.

Sie hat jetzt ein gebrochenes Stück DNA.

Was macht die Zelle?

Sie ruft ihren Notdienst.

Zwei Arten von Reparatur sind möglich.

Die erste nimmt die beiden Enden
der DNA und fügt sie wieder zusammen.

Das ist nicht sehr effizient.

Manchmal fällt eine Base heraus,

manchmal wird eine Base addiert.

Das funktioniert, wenn man etwa
ein Gen deaktivieren will,

es ist jedoch kein Weg, wie wir
ein Genom editieren wollen.

Die zweite Art zu reparieren
ist sehr viel interessanter.

Bei diesem Reparaturmechanismus

wird ein gleiches Stück DNA genommen.

Bei uns Menschen mit 2 Chromosomensätzen

haben wir je einen Satz
von Mutter und Vater.

Wenn ein Satz geschädigt wird,

kann der andere Satz
zur Reparatur gebraucht werden.

Da kommt es her.

Die Reparatur ist gemacht.

Das Genome ist wieder in Ordnung.

Wir können die Reparatur
nun manipulieren,

indem wir ein falsches Stück DNA anbieten,

welches an beiden Enden gleich aussieht,

aber in der Mitte etwas anderes trägt.

Wir können in der Mitte
alles Mögliche einfügen.

Die Zelle wird getäuscht.

Sie können einen Buchstaben ändern

oder einen löschen,

oder, vor allem, neue DNA einfügen.

Es ist wie ein trojanisches Pferd.

CRISPR wird immer erstaunlicher

hinsichtlich der Anzahl
der wissenschaftlichen Fortschritte,

das es mit anstößt.

Das Besondere daran ist
das modulare Zielsystem.

Wir haben jahrelang an der DNA
unseres Organismus herummanipuliert.

Mit diesem modularen Zielsystem

können wir nun genau das,
was wir wollen, einfügen.

Es wird viel davon geredet,
dass es billig sei,

dass es einfach sei.

Ich leite ein Gemeinschaftslabor

Ich bekomme E-Mails von Leuten,
die Dinge sagen, wie:

"Kann ich zum Tag der offenen Tür kommen

und CRISPR nutzen,
um mein Genom zu bearbeiten?"

(Lachen)

Ernsthaft.

Ich: "Nein, können Sie nicht."

(Lachen)

"Aber ich hörte,
es sei günstig und einfach."

Schauen wir uns das näher an.

Wie günstig ist es?

Es ist vergleichsweise günstig.

Es verringert die Materialkosten
eines Experiments

von tausenden zu hunderten von Dollar.

Die Zeit wird auch erheblich verkürzt.

Man braucht nur noch Tage statt Wochen.

Das ist großartig.

Sie brauchen immer noch
ein professionelles Labor.

Sie werden außerhalb eines Labors
nichts Vernünftiges zustande bringen.

Hören Sie nicht auf Leute, die sagen,

dass sie diese Dinge
auf Ihrem Küchentisch tun können.

Es ist wirklich nicht einfach,
diese Art von Arbeit zu machen.

Zudem ist ein Patentstreit im Gange.

Selbst falls Sie etwas erfinden,

das Broad Institute und die UC Berkely
sind im Patentstreit involiert.

Es ist faszinierend, das zu beobachten.

Beide klagen sich des Betrugs an.

Sie haben Leute, die sagen:

"ich schrieb hier und da was auf."

Das wird jahrelang weiter gehen.

Wenn sie fertig sind,

können Sie darauf wetten,
saftige Lizenzgebühren dafür zu zahlen,

diese Dinge zu nutzen.

Ist es also wirklich so günstig?

Wenn Sie Grundlagenforschung machen
und ein Labor haben, ist es günstig.

Wie ist es mit der Einfachheit?
Prüfen wir das mal an.

Der Teufel steckt im Detail.

Wir wissen nicht
wirklich viel über Zellen.

Sie sind immer noch eine Art Black Box.

Zum Beispiel wissen wir nicht,
wieso manche guide-RNA gut

und manche schlecht funktionieren.

Wir wissen nicht, wieso manche Zellen
den einen Reparaturweg

und manche den anderen Reparaturweg gehen.

Außerdem gibt es das Problem,

das ganze System zunächst

in die Zelle zu bringen.

In einer Petrischale
ist es nicht so schwierig,

machen Sie es jedoch für
einen ganzen Organismus,

wird es richtig schwierig.

Es geht noch, wenn man es auf
Blut oder Knochenmark anwendet --

daran wird jetzt viel geforscht.

Es gibt die tolle Geschichte
eines kleinen Mädchens,

das von Leukämie geheilt wurde,

indem Blutzellen entnommen,
editiert und wieder eingefügt wurden.

Sie nahmen einen Vorläufer von CRISPR.

In diese Richtung
forschen die Leute bereits.

Wenn der ganze Körper
behandelt werden soll,

werden sie ein Virus nutzen müssen.

Man bringt CRISPR in das VIrus ein.

Das Virus infiziert die Zellen.

Jetzt haben Sie das Virus im Zellinnern.

Wir kennen die Langzeitfolgen nicht.

CRISPR macht zudem Fehler.

Zwar nur sehr selten, aber es gibt sie.

Welche Wirkung haben
die Fehler mit der Zeit?

Das sind keine einfachen Fragen

Wissenschaftler versuchen,
sie zu beantworten.

Hoffentlich werden sie
letztlich beantwortet werden.

Das ist überhaupt nicht "Plug & Play".

Ist es also wirklich einfach?

Wenn Sie es einige Jahre in
Ihrem speziellen System optimieren,

dann ist es einfach.

Da gibt es noch eine andere Sache.

Wir wissen nicht genau, wie wir
ganz bestimmte Ergebnisse

durch Manipulation bestimmter
Stellen des Genoms erzielen können.

Wir sind weit davon entfernt,

einem Schwein Flügel zu verleihen.

Oder nur ein zusätzliches Bein.
Das fände ich gut.

Das wäre doch cool, oder?

Was gerade wirklich geschieht,

CRISPR wird von tausenden
von Wissenschaftlern genutzt,

um wirklich wichtige Arbeit zu machen.

Sie machen z. B. bessere Modelle
von Krankheiten in Tieren,

oder Sie öffnen Wege,
zur Herstellung wertvoller Stoffe,

und ihrer industriellen
Produktion in Bioreaktoren.

Auch forschen Sie grundlegend danach,
was die Gene im Einzelnen tun.

Das ist die Geschichte,
die wir über CRISPR erzählen sollten.

Ich mag es nicht,
dass die oberflächlichen Aspekte

alles andere verdecken.

Viele Wissenschaftler arbeiteten hart,
um CRISPR Wirklichkeit werden zu lassen.

Was für mich bemerkenswert ist:

diese Wissenschaftler haben
den Rückhalt der Gesellschaft.

Stellen Sie sich das vor.

Wir haben eine Infrastruktur,
die es einigen Menschen erlaubt,

ihre ganze Zeit
der Wissenschaft zu widmen.

das macht uns alle
zu Erfindern von CRISPR.

Es macht uns alle zu Hütern von CRISPR.

Wir alle haben eine Verantwortung.

Ich fordere Sie auf, sich wirklich über
diese Technologien zu informieren,

weil wir nur so in der Lage sind,

die Technologieentwicklung

und Technologienutzung zu begleiten,

und sicher zu stellen, dass am Ende
etwas Gutes herauskommt.

Für uns und unseren Planeten.

Danke.

(Applaus)