Genome Editing – eine präzise und schnelle neue Züchtungsmethode

Die Entwicklung der Genschere CRISPR/Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/Cas-Protein) orientierte sich am natürlichen Immunsystem von Bakterien: Zur Abwehr von Viren können bestimmte Bakterien Abschnitte der Viren-DNA in ihre eigene Bakterien-DNA einbauen, um Viren der gleichen Art später gezielt anzugreifen und deren DNA zu zerschneiden.

Genau dieses Prinzip nutzen Forscherinnen und Forscher beim Genome Editing. Der erste Schritt ist die Identifizierung der Ziel-DNA-Sequenz in der Pflanze. Dies können etwa Gene sein, die über die Anfälligkeit der Pflanze gegen Krankheitserreger bestimmen. Daraufhin wird ein RNA-Strang hergestellt, der genau zur Ziel-DNA-Sequenz passt.

Diese ‚Guide RNA‘ oder ‚Lotsen-RNA‘ leitet das daran gekoppelte Schneideprotein Cas zur entsprechenden DNA-Sequenz im Kern der Pflanzenzelle. Das Cas-Protein zerschneidet die Ziel-DNA-Sequenz, sodass ein Doppelstrangbruch entsteht. Das Cas-Protein kann in Kombination mit den natürlichen DNA-Reparaturprozessen der Zelle eingesetzt werden, um Gene zu aktivieren oder zu unterdrücken oder um zu ermöglichen, dass bestimmte Nukleotide ausgetauscht oder entfernt werden.

Es gibt verschiedene Anwendungsformen des Genome Editing. Die drei SDN-Typen können mit CRISPR/Cas induziert werden: SDN-1 (Deletionen oder Punktmutationen), SDN-2 (gezielte Änderungen weniger Nukleotide) oder SDN-3 (gezieltes Einfügen von Genen oder Gensequenzen, einschließlich transgener Insertionen).