Der Nobelpreis für Chemie 2020 wurde Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna für ihre Entwicklung der Genome Editing-Methode CRISPR / Cas verliehen. Die Siegerehrung der Gewinner kann live auf der Website des Nobelkomitees verfolgt werden. Weitere Informationen über die Forschung von Wissenschaftlern und ihre Verdienste finden Sie in der Pressemitteilung auf derselben Seite.
Bis vor kurzem gab es zwei Möglichkeiten, das Genom eines lebenden Organismus zu verändern: es von Grund auf neu zusammenzusetzen (wie es bei manchen Bakterien der Fall war) oder einen viralen Vektor ins Innere zu schleusen. Die zweite Methode half, die ersten gentechnisch veränderten Organismen zu erhalten, blieb aber ziemlich kompliziert und ungenau: Um sicherzustellen, dass sich der Vektor in der richtigen Region des Genoms befand, musste man viele Proben auf einmal nehmen und die einzig erfolgreiche auswählen. Zudem ist es mit Hilfe eines viralen Vektors schwierig, subtile Veränderungen im Genom vorzunehmen – beispielsweise einen „Buchstaben“im DNA-Text zu ersetzen oder eine Sequenz aus mehreren Nukleotiden zu entfernen.
Gelöst wurden diese Probleme durch Systeme der genetischen Bearbeitung - die sogenannte "molekulare Schere". Dies sind Enzymsysteme, die auf eine bestimmte DNA-Sequenz abzielen und sie an einer bestimmten Stelle schneiden. Sie ermöglichten es, selektiv eine Region aus dem Genom zu entfernen oder durch eine andere zu ersetzen – wenn die Zelle zuvor mit einer Vorlage zum Austausch versehen wurde.
Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna
CRISPR / Cas9 war nicht das erste Genom-Editing-System, aber es übertraf alle anderen in Bezug auf Genauigkeit und Billigkeit. Tatsache ist, dass bei anderen Schnittsystemen – TALEN oder „Zinkfinger“– Genauigkeit durch die Auswahl eines Enzyms erreicht wird. Mit anderen Worten, vor der Bearbeitung eines Gens müssen Wissenschaftler eine Nuklease erhalten – ein Enzym, das DNA spaltet –, die an die gewünschte Sequenz bindet. Es ist ziemlich zeitaufwendig und teuer.
Im Fall von CRISPR / Cas9 funktioniert die Nuklease immer gleich und die Spezifität wird durch die Guide- oder Guide-RNA erreicht, die die Nuklease an die gewünschte Stelle lenkt. Dies liegt an der Tatsache, dass CRISPR / Cas9 ein System bakteriellen Ursprungs ist, es ist ein Mechanismus, durch den Bakterien virale Insertionen in ihrem Genom loswerden (2016 haben wir darüber in dem Material „Remember this Letters“geschrieben – jetzt ist es.) die Zeit, sich an sie zu erinnern) …
CRISPR / Cas9 tauchte lange Zeit in den Schlagzeilen wissenschaftlicher Artikel auf, erregte aber vor weniger als 10 Jahren die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft - als Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna genau herausfanden, wie dieses System in Bakterien funktioniert und wie man es benutzt um die notwendigen Veränderungen im Genom vorzunehmen. Seitdem ist dieses System die beliebteste Methode zur genetischen Bearbeitung. Daraus sind viele Modifikationen entstanden: Jetzt können wir nicht nur Sequenzen aus der DNA schneiden, sondern auch RNA bearbeiten und einzelne Nukleotide ersetzen, ohne das Genom zu beschädigen.
Sie begannen mit CRISPR/Cas9 eine neue Generation von GVO zu erschaffen und seltene Krankheiten zu behandeln; dieses System war Teil des lautesten Wissenschaftsskandals der letzten Jahre – dem Auftauchen gentechnisch veränderter Kinder in China. Die Debatte darüber, in welchem Fall der Einsatz dieses Systems beim Menschen gerechtfertigt und ethisch ist, dauert bis heute an. Umso bedeutsamer ist aber, dass der Nobelpreis dafür nicht auf dem Gebiet der Physiologie oder Medizin, sondern auf dem Gebiet der Chemie verliehen wurde. Heute hat das Nobelkomitee das genetische Editiersystem als Methode bewertet. Vielleicht ist dies nicht der letzte Nobelpreis im Zusammenhang mit CRISPR / Cas9 - aber offenbar ist die Zeit noch nicht gekommen, seine Bedeutung für die Medizin zu bewerten.
Laut Vorhersagen von Clarivate Analytics auf Basis szientometrischer Daten galten Hyun Tae Hwan, Christopher Murray und Maungi Bavendi als Favoriten für den Chemiepreis für die Entwicklung von Nanokristallen und Quantenpunkten. Alternative Kandidaten waren Stephen Buchwald und John Hartwig für ihre Beiträge zur metallorganischen Chemie sowie Makoto Fujita, der auf dem Gebiet der supramolekularen Chemie arbeitet.
2019 wurde der Nobelpreis für Chemie an John Goodenough, Stanley Whittinhgham und Akira Yoshino "für die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien" verliehen. Weitere Details finden Sie im Text "Geladener Nobelpreis". Der Nobelpreis für Chemie 2018 ging an Frances Arnold für die geführte Enzymevolution und an George Smith und Gregory Winter für das Phagen-Display von Peptiden und Antikörpern. Lesen Sie mehr über diese Arbeiten in unserem Material "Playing God".
