GenomeEditingTechniken

GenomeEditingTechniken bezeichnet eine Gruppe molekularer Methoden, die das Genom gezielt verändern können. Zu ihnen zählen etablierte Systeme wie ZFN (Zinkfinger-Nukleasen), TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nucleases) und das CRISPR-Cas-System, sowie neuere Ansätze wie Base Editing und Prime Editing, die Veränderungen mit unterschiedlichen Mechanismen ermöglichen.

Die gängigsten Ansätze nutzen programmierbare Nukleasen, die an definierte DNA-Sequenzen binden und Doppelstrangbrüche induzieren. Nach dem Schnitt reparieren Zellen die DNA über NHEJ (non-homologous end joining), was zu kleinen Insertionen oder Deletionen führt, oder über HDR (homology-directed repair), das präzise Veränderungen ermöglicht, wenn eine Vorlage vorhanden ist. Base Editing verändert einzelne Basen direkt, ohne Doppelstrangbruch. Prime Editing kombiniert Cas9-Nickase mit Reverse Transcriptase und eine RNA-Vorlage, um gezielte Sequenzänderungen vorzunehmen.

Anwendungen reichen von Grundlagenforschung und der Funktionsanalyse von Genen über die Entwicklung gentechnisch veränderter Pflanzen in der Landwirtschaft bis hin zur Biomedizin, wo sich Therapien in der Gentherapie in klinischen Phasen befinden. Regulierung, Sicherheitsfragen und ethische Überlegungen begleiten die Nutzung, besonders bei potenziellen Therapien und Keimbahn-Editing.

Historisch entwickelten sich die Technologien von ZFN in den späten 1990er Jahren über TALEN in den 2010er Jahren hin zu CRISPR-Cas9 in den frühen 2010ern. Weiterentwicklungen verbessern Spezifität und Effizienz, z. B. hochfidelity Cas9-Varianten, sowie Liefersysteme wie virale Vektoren oder nicht-virale Träger.

Herausforderungen umfassen Off-Target-Effekte, Mosaicismus, unvorhergesehene Auswirkungen und Lieferprobleme. Ethik und Regulierung variieren weltweit, wobei Debatten oft Keimbahn-Editing, landwirtschaftliche Anwendung und Chancengerechtigkeit betreffen.