Wissenschaftler haben eine Methode zur Bekämpfung von einzelsträngigen RNA-Viren mit dem CRISPR/Cas13-System entwickelt. Sie fanden heraus, dass das System unabhängig von Größe und Organisation konservative Sequenzen im viralen Genom erfolgreich angreift und es gegen Viren der lymphozytären Choriomeningitis, der vesikulären Stomatitis und des Influenza-A-Virus einsetzt. Die Studie ist in der Zeitschrift Molecular Cell veröffentlicht.
Das CRISPR/Cas9-System hat sich wiederholt bei der Bearbeitung der DNA verschiedener Organismen bewährt. Aber neben der Korrektur von Mutationen in körpereigenen Genen kann es auch zur Bekämpfung fremder, viraler Gene eingesetzt werden. Etwa zwei Drittel aller Viren, die Menschen angreifen, bestehen jedoch aus einem einzelnen RNA-Strang, der sich ohne DNA-Vermittler selbstständig repliziert. CRISPR / Cas9 ist gegen einen solchen Gegner machtlos.
Catherine Freije und Kollegen vom MIT und Harvard entschieden sich für ein anderes bakterielles Enzym - Cas13, das in der Lage ist, den RNA-Strang zu brechen. Wissenschaftler nannten ihr System CARVER (Cas13-unterstützte Beschränkung der viralen Expression und Auslesung).
Zunächst scannten sie die Genome von mehr als 350 RNA-Viren auf der Suche nach Sequenzen, die für das Cas13-Enzym „bequem“zum Sitzen wären. Im Genom von 95 Prozent der Viren fanden sie mindestens 10 solcher Regionen. Um die Methode zu erarbeiten, nahmen die Forscher drei Viren mit unterschiedlichen Genomstrukturen und Lebenszyklen: Influenza-Viren vom Typ A, lymphozytäre Choriomeningitis und vesikuläre Stomatitis. Für jeden von ihnen erstellten die Wissenschaftler einen Satz von CRISPR-RNAs, die wie Leit-RNAs im CRISPR/Cas9-System die „molekulare Schere“auf das Ziel der Zerstörung richten mussten.
Der Zyklus des Choriomeningitis-Virus findet vollständig im Zytoplasma statt, seine RNA dringt nicht in den Zellkern ein. 5 von 6 Test-CRISPR-RNAs reduzierten zusammen mit Cas13 die Menge an viraler RNA in infizierten Zellen um das 2- bis 14-fache.
Das Influenzavirus Typ A vermehrt sich im Zellkern, und das Ablesen von Informationen aus seiner RNA erfolgt im Zytoplasma. Trotzdem war die Methode erneut erfolgreich: Wissenschaftlern gelang es, ihre Konzentration um das 7-22-fache zu reduzieren. Im Fall des vesikulären Stomatitis-Virus nahm die Menge an viraler RNA um das 7- bis 43-fache ab.
Die Forscher verglichen die Wirkungen verschiedener CRISPR-RNAs und fanden heraus, dass diejenigen am besten funktionieren, die auf konservierte Sequenzen im viralen Genom abzielen, d. h. diejenigen, die bei allen Virusstämmen vorkommen. Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass ein CRISPR / Cas13-Angriff ihre Entwicklung beschleunigen könnte. Sie isolierten virale RNA aus Zellen, in denen molekulare Scheren funktionierten, fanden jedoch keine Anhäufung von Mutationen in diesen konservierten Regionen.
Die Autoren der Arbeit glauben, dass ihre Methode effizient funktioniert und keine Resistenz bei Zielviren induziert. Und trotz der Tatsache, dass genetische Editing-Technologien in vivo immer noch getestet werden, erwarten Forscher, dass ihre Methode eines Tages, wenn nicht sogar die Impfung ersetzen, dann doch auf Augenhöhe funktionieren kann, insbesondere in Fällen, in denen antivirale Medikamente nicht existieren, wie es oft der Fall ist Fall mit RNA.-enthaltende einzelsträngige Viren.
Zuvor haben Wissenschaftler das CRISPR/Cas9-System bereits genutzt, um das Genom von anderen Viren zu befreien: So wurden beispielsweise menschliche Zellen von Herpesviren und der Körper von Mäusen von HIV befreit. Es gibt andere Projekte, zum Beispiel Viren aus dem Erbgut von Schweinen zu entfernen, um deren Organe für die Xenotransplantation zu verwenden.
