CRISPR-Werkzeug tötet Krebszellen durch präzises Ablesen ihrer RNA

Ein Forschungsteam der Utah State University hat in Nature Ergebnisse zu einem CRISPR-basierten System veröffentlicht, das Zellen anhand ihres RNA-Gehalts identifizieren und abtöten kann. Dies ist ein bedeutender Fortschritt, da viele gefährliche Zellzustände – Krebs, Virusinfektionen – dadurch definiert sind, welche RNA eine Zelle exprimiert, und nicht allein durch Mutationen in ihrer DNA.

Das Herzstück des Systems ist ein Enzym namens Cas12a2. Wenn dessen Leit-RNA ein übereinstimmendes RNA-Ziel in einer Zelle findet, macht das Enzym nicht halt. Es wechselt in einen unspezifischen Zerstörungsmodus und zerschneidet sämtliche doppelsträngige DNA in der Zelle, was diese schließlich abtötet. Frühere Arbeiten zeigten, dass dies in Bakterien funktioniert – menschliche Zellen und Hefezellen verfügen jedoch über ausgefeilte DNA-Reparatursysteme, die den Schaden beheben können, bevor er tödlich wird.

Die Forschenden testeten Cas12a2 zunächst in Bäckerhefe und reduzierten dabei die Zahl überlebender Kolonien um das 134-Fache, verglichen mit lediglich dem 4-Fachen bei einer herkömmlichen CRISPR-Nuklease. Anschließend setzten sie das System in HeLa-Zellen (menschliche Gebärmutterhalskrebs-Zellen) ein und bestätigten den Zelltod. Bei der Ausweitung auf sechs Genziele – darunter KRAS, EGFR und TP53 – in vier humanen Krebszelllinien war die Abtötung selbst bei schwach exprimierten Transkripten wirksam. Entscheidend ist, dass die Verabreichung mithilfe von Lipid-Nanopartikeln erfolgte – derselben Plattform, die auch bei mRNA-COVID-Impfstoffen zum Einsatz kommt –, was einen gangbaren therapeutischen Weg nahelegt.

Auch die Sicherheit im Hinblick auf unbeabsichtigte Ziele wurde untersucht. Wenn Cas12a2 mit Leit-RNAs programmiert wurde, die auf Transkripte abzielten, die in menschlichen Zellen nicht vorkommen, traten keine unbeabsichtigten DNA-Schäden auf. Das Enzym zeigte zudem eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Fehlpaarungen, was bedeutet, dass geringfügige RNA-Unterschiede gesunde Zellen vor dem Abtöten schützen.

Einschränkungen bleiben bestehen: Es handelt sich um frühe Forschungsergebnisse, und die Übertragung von Zellkulturergebnissen auf eine In-vivo-Krebstherapie oder antivirale Behandlung ist mit zahlreichen Hürden verbunden, darunter Immunreaktionen, Präzision der Verabreichung und Langzeitsicherheit. Dennoch eröffnet die Plattform Möglichkeiten, Krankheitszustände anzugehen, die für Gen-Editing-Werkzeuge bislang nicht zugänglich waren.