Einfach nur “CUT and PASTE”. Zinkfinger-Proteine…

Autor: fee
Wie klingt das? Man nehme eine beschädigte oder gesunde Zelle, gebe unter Rühren einen Mix aus Designerenzymen und gegebenenfalls Reparaturmatritzen-DNA dazu…und heraus kommt eine Zelle, entweder so neu wie aus der Auffrischtherapie oder mit spezifisch und gewollt veränderter DNA-Sequenz. Klingt doch gut, oder?

Der Trick an der Sache sind die sogenannten Zinkfinger-Proteine, die spezifische DNA-Triplets erkennen und normalerweise für die Regulation der Aktivität einzelner Gene zuständig sind. Diese eigenständige spezifität für DNA-Sequenzen haben sich Forscher zueigen gemacht und verwenden sie nunmehr als Werkzeug. Da man diese Proteine beliebig mit DNA-Nukleasen verknüpfen kann, ist das Basteln eines modularen Designer-Proteinkonstruktes, mit definierter DNA-Spezifität und gezieltem Schnitt derselben möglich. Aber wenn das so einfach wäre…üblicherweise ist für die Optimierung eines solchen Systems ein Haufen Glück oder aber ein High-Throughput Screening vonnöten.

Zink-Finger Protein an die DNA gebunden, Zusammensetzung aus einer alpha-Helix, einem beta-Faltblatt und dem grünen Zink-Ion

Die in Californien ansässige Biotech Firma Sangamo hat sich höchstwahrscheinlich des Zweiten bedient und nun vielversprechende Ergebnisse in Nature Biotechnology publiziert [PubMed].
In Kooperation mit den Forschern um Carl June am Abramson Family Cancer Research Institute in Philadelphia, Pennsylvania, hat sich die Firma auf das CCR5-Gen konzentriert, dessen Expressionsprodukt, der Chemokinrezeptor5, als Andockstelle für das gp120-Oberflächenprotein des Humanen Immundefizienz-Virus (HIV) dient. Und dieser Ansatz kommt nicht von Irgendwo, denn es ist bekannt, dass Menschen mit natürlichen Mutationen dieses Gens eine spezifische Immunität gegen HIV aufweisen. Aufgrund der massiven Probleme mit der Entwicklung eines HIV-Impfstoffes sind alternative Therapien ein Fokus der Forschung nach einer Therapie für HIV.
Die Kooperationspartner starteten mit einer grossen Auswahl potentieller Kandidaten. Nach dem langwierigen Aussortierungsprozess der ungeeigneten Kandidaten wurde der verbleibende vielversprechende getestet und anhand seiner Wirksamkeit für gut befunden. Eine Inhibition der CCR5-Genprodukte von 40-60% konnte gezeigt werden. Der folgende Prozess des “Proof of Principle” erfolgte in gentechnisch veränderten Mäusen ohne funktionierendes Immunsystem. Diesen Tieren wurden humane, gentechnisch veränderte CD4-positive T-Zellen transplantiert. Diese T-Zellen sind die natürlichen Wirtszellen des HIV und werden von den Mäusen nicht abgestossen, da ihr Immunsystem nicht funktionell ist. Dies ermöglicht die Untersuchung des HIV in menschlichen Zellen in einem lebenden Organismus ohne einen Patienten zu gefährden. Nach der darauffolgenden HIV-Infektion und einer Inkubationszeit von 50 Tagen zeigte sich ein siebenfach veringerter Wert an HI-Viren im Vergleich zu einer unbehandelten Kontrollgruppe. Der naheliegende Schritt ist nun üblicherweise der Transfer der Methode in HIV-infizierte Patienten und auch dafür ist die Zusammenarbeit mit C. June wichtig, da dieser eine Technik entwickelt hat um die nötigen Mengen an humanen T-Zellen zu züchten, die für eine solche Anwedung gebraucht werden.
Wenn das funktioniert, sind dieser Anwendung prinzipiell keine Grenzen mehr gesetzt, sowohl in der Therapie von Krebs als auch von Mutationsbedingten Krankheiten. Die Bandbreite wäre gewaltig.
Wir sind gespannt!

Elena E Perez, Jianbin Wang, Jeffrey C Miller, Yann Jouvenot, Kenneth A Kim, Olga Liu, Nathaniel Wang, Gary Lee, Victor V Bartsevich, Ya-Li Lee, Dmitry Y Guschin, Igor Rupniewski, Adam J Waite, Carmine Carpenito, Richard G Carroll, Jordan S Orange, Fyodor D Urnov, Edward J Rebar, Dale Ando, Philip D Gregory, James L Riley, Michael C Holmes, Carl H June (2008). Establishment of HIV-1 resistance in CD4+ T cells by genome editing using zinc-finger nucleases Nature Biotechnology, 26 (7), 808-816 DOI: 10.1038/nbt1410

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