Wissenschaftler entdecken VIPR, ein Gen-Editierungssystem älter als CRISPR

Wissenschaftler haben ein Gen-Editierungssystem identifiziert, das vermutlich über vier Milliarden Jahre alt ist. Es könnte der Ursprung von CRISPR sein und es möglicherweise eines Tages als Werkzeug zur DNA-Modifikation übertreffen. Das System mit dem Namen VIPR – kurz für Viral Interference Programmable Repeat – wurde am Donnerstag in zwei Artikeln in der Fachzeitschrift Science beschrieben.nytimes+1

Eine uralte virale Abwehr

Im Gegensatz zu CRISPR, das in Bakterien entdeckt wurde, stammt VIPR von Viren, die es als Waffe gegen konkurrierende Phagen einsetzen. Ein Team unter der Leitung von Jennifer Doudna, der Biochemikerin an der University of California, Berkeley, die 2020 den Nobelpreis für Chemie für ihre Arbeit an CRISPR erhielt, identifizierte das System nach jahrelanger Erforschung der evolutionären Ursprünge der RNA-gesteuerten Immunität.biorxiv+2

Den Forschern zufolge besteht VIPR aus einem Vipr-Protein, das ein Vorläufer der frühesten CRISPR-Cas-Effektoren ist, gepaart mit spezialisierten VIPR-RNAs, oder vrRNAs, die alternierende molekulare Motive nutzen, um DNA zu erkennen und an sie zu binden. Eine begleitende Studie beschrieb 21 Kryo-Elektronenmikroskopie-Strukturen, die zeigen, wie sich das Vipr-Protein entlang seiner Guide-RNA zu einem helikalen Filament zusammenfügt und dann DNA durch eine Triplex-Struktur bindet – ein Mechanismus, der sich von der Funktionsweise von CRISPR unterscheidet.science+2

Ein potenziell mächtigeres Werkzeug

VIPR könnte praktische Vorteile gegenüber CRISPR bieten. Es scheint in der Lage zu sein, ein breiteres Spektrum genetischer Sequenzen anzusteuern, was die Modifikation größerer Genomabschnitte ermöglichen könnte. Die beteiligten Moleküle sind zudem kleiner, was die Einschleusung in Zellen erleichtern könnte – eine ständige Herausforderung in der Gentherapie.nytimes

"Die bemerkenswert geringe Größe von VIPR positioniert diese Systeme als transformative Werkzeuge für die Gentechnik", sagte Kranusch, ein Mikrobiologe an der Harvard Medical School, der nicht an der Forschung beteiligt war.nytimes

Wie geht es weiter

Die Entdeckung fällt in eine Zeit rascher Expansion im Bereich der Gen-Editierung. Eine separate, am Donnerstag in Nature veröffentlichte Studie beschrieb neue Erkenntnisse darüber, wie frühe menschliche Embryonen DNA-Schäden durch Editierungswerkzeuge reparieren, was sowohl das Potenzial als auch die ungelösten Sicherheitsfragen bei der genetischen Modifikation unterstreicht. Unterdessen ist Doudnas eigenes Labor an mehreren Fronten aktiv, einschließlich der Nutzung künstlicher Intelligenz zur Entwicklung synthetischer CRISPR-Enzyme.technologynetworks+2

Ob VIPR den Sprung von der Grundlagenforschung in klinische oder landwirtschaftliche Anwendungen schaffen wird, bleibt abzuwarten. Die Forscher zeigten, dass das System für die Transkriptionsunterdrückung in Phagen umprogrammiert werden kann, doch die Übertragung dieser Fähigkeit auf Säugetierzellen erfordert weitere Arbeit.biorxiv