In letzter Zeit wurde viel über Moskitos geredet ; insbesondere die gentechnisch veränderte Sorte. In diesem Sommer hat ein Team von Wissenschaftlern der University of California, Santa Barbara und der University of Washington eine Methode entwickelt, um das Sehvermögen von Mücken zu beeinträchtigen, was es ihnen sehr schwer macht, menschliche Ziele zu finden .
Wie haben sie eine solche Leistung vollbracht? Mit einem gentechnischen Werkzeug namens CRISPR .
"CRISPR war ursprünglich eine Methode, die Bakterien entwickelt haben, um Viren zu bekämpfen", sagt Raphael Ferreira, Genomik-Ingenieur an der Harvard Medical School. CRISPR wird oft mit einer "molekularen Schere" verglichen und verwendet spezialisierte Proteine namens Cas – kurz für CRISPR-assoziierte Enzyme , um DNA- oder RNA-Stränge an einer präzisen, vorprogrammierten Stelle zu schneiden. Dann kann das System das gewünschte Gen an dieser Stelle einfügen oder entfernen, und Viola : Gen-editierter Organismus.
CRISPR eröffnet eine Welt voller Möglichkeiten, darunter viele – wie das Blenden von Mücken – im Bereich der menschlichen Gesundheit. Aber das ist nicht alles, wofür es verwendet wird. "Wir haben so viele Varianten dieser Technologie, dass wir jede mögliche Art von Gentechnik durchführen können", sagt Ferreira.
Hier sind einige der wildesten Methoden, mit denen Wissenschaftler CRISPR innerhalb (und möglicherweise außerhalb) des Labors anwenden.
1. Anbau von würzigen Tomaten und entkoffeinierten Kaffeebohnen
Stellen Sie sich vor, Sie beißen in eine rankenreife Tomate. Welche Geschmacksrichtungen fallen Ihnen ein? Süss? Sauer, vielleicht ein wenig herzhaft? Wie wäre es mit würzig?
Dank eines internationalen Teams von Genetikern könnte dies das zukünftige Geschmacksprofil der bescheidenen Tomate sein. Forscher in Brasilien und Irland haben CRISPR vorgeschlagen, um ruhende Capsaicinoid-Gene in Tomatenpflanzen zu aktivieren, die gleiche genetische Sequenz, die Chilis ihren Kick verleiht. Neben der perfekten Bloody Mary versprechen die Pflanzen eine wirtschaftliche Alternative zu herkömmlichen Paprika , deren Anbau bekanntermaßen schwierig ist.
CRISPR kann auch Ihrer täglichen Frühstücksroutine einen Schub verleihen – oder den Schub wegnehmen. Das britische Unternehmen Tropic Biosciences entwickelt derzeit eine Kaffeebohne , die für den koffeinfreien Anbau entwickelt wurde. Das ist eine große Sache, denn die heutigen Kaffeebohnen müssen chemisch entkoffeiniert werden, meist durch Einweichen in Ethylacetat oder Methylenchlorid (ebenfalls Bestandteil von Farbentfernern). Dieses aggressive chemische Bad entfernt sowohl das Koffein der Bohnen als auch einen Großteil ihres Aromas. CRISPR-Kaffee verspricht eine zitterfreie Tasse Joe mit der ganzen Röstgüte von Full-Caf.
2. Wein ohne Kater herstellen
Wenn Sie sich jemals gewünscht haben, eine Nacht in der Stadt verbringen zu können, ohne am nächsten Morgen einen kopfzerbrechenden Kater zu erleiden, haben Sie vielleicht Glück. Ein Team von Wissenschaftlern der University of Illinois hat seine genetische Schere verwendet, um die gesundheitlichen Vorteile eines Hefestamms zu steigern, der zur Gärung von Wein verwendet wird – und sie haben die Gene herausgeschnitten, die für Kopfschmerzen am nächsten Tag verantwortlich sind.
Saccharomyces cerevisiae , die fragliche Hefe, ist ein polyploider Organismus, was bedeutet, dass sie viele Kopien jedes Gens hat (im Gegensatz zu den üblichen zwei). Diese Eigenschaft macht die Hefe sowohl sehr anpassungsfähig als auch extrem schwierig mit älteren Methoden gentechnisch zu verändern, die jeweils nur auf eine Kopie eines Gens abzielen konnten.
Aber CRISPR ermöglicht es Gentechnikern, jede einzelne Version eines Gens auf einmal zu durchdringen. Im Vergleich zu älteren Technologien "ist die Komplexität dessen, was Sie mit CRISPR erreichen können, weit darüber hinaus", sagt Ferreira. "Es geht um Effizienz."
Damit konnte das Illinois-Team die Menge an herzgesundem Resveratrol in seinem Wein steigern , während der Kater auf dem Boden des Schneideraums zurückblieb.
3. Alles Bulle, kein Kampf
In der Rinderhaltung sind Hörner meist ein No-Go. Bei einem ausgewachsenen Bullen stellen sie eine Gefahr für den Landwirt, die anderen Rinder und gelegentlich auch für das Tier selbst dar.
Traditionell werden Rinder aus der Landwirtschaft enthornt, indem die hornproduzierenden Zellen auf der Stirn des Tieres vernichtet werden, die sich auf zwei knöchernen Ausstülpungen, den Hornknospen, befinden. Die Knospen werden auf verschiedene Weise schmerzhaft zerstört: mit guten altmodischen Messern oder durch die Anwendung von heißem Eisen, Elektrizität oder ätzenden Substanzen wie Natronlauge. Diese Praktiken können manchmal zu Gesichtsentstellungen oder Augenschäden führen. Aber CRISPR könnte nur eine ethischere Alternative bieten.
Mit CRISPR haben Wissenschaftler ein Gen für Hornlosigkeit bei Rindern entwickelt , wodurch die Notwendigkeit von Hornentfernungsverfahren bei diesen Tieren effektiv beseitigt wird. Noch interessanter ist, dass einige dieser geneditierten Bullen das Merkmal an ihre Nachkommen weitergeben konnten – was entscheidend ist, um das Merkmal in der Populationszirkulation zu halten. In wissenschaftlichen Kreisen wurde dies als potenziell riesige Erfolgsgeschichte angesehen: So sehr, dass die Genetikerin Alison L. Van Eenennaam von der University of California, Davis, einen Essay in Nature darüber schrieb, in dem sie die Hornentfernung als "ein hohes Tierschutzanliegen" bezeichnete Priorität" und plädieren für weitere Forschung .
Historisch gesehen war die breite Öffentlichkeit weniger begeistert von gentechnisch veränderten Pflanzen und Nutztieren, obwohl neuere Untersuchungen darauf hindeuten, dass sich diese Einstellungen möglicherweise ändern . Aber was wäre, wenn CRISPR für etwas weniger "Charlotte's Web" und etwas mehr "Jurassic Park" verwendet würde?
4. Wiederbelebung verlorener Arten
Die derzeit vielleicht am weitesten verbreitete Verwendung von CRISPR ist sein Potenzial, ganze Arten von den Toten zurückzubringen. Und gerade wird ernsthaft über die Wiederbelebung einer bestimmten Art gesprochen: der Wandertaube .
Wandertauben durchstreiften die Wälder Nordamerikas in Schwärmen von Hunderten von Millionen, verdunkelten den Himmel und donnerten durch das Unterholz, was der Naturschützer Aldo Leopold als "gefiederten Sturm" bezeichnete. Dies änderte sich jedoch im 18. und 19. Jahrhundert, als europäische Kolonisten über den Kontinent ausstrahlten.
Zugtauben waren nicht nur allgegenwärtig, sondern hatten auch die unglückliche Eigenschaft, köstlich zu sein. Sie wurden massenhaft von hungrigen Euro-Amerikanern gejagt , sowohl zum Essen als auch zum Sport. Dies wäre wahrscheinlich nicht so verheerend für die Gesamtpopulation der Vögel gewesen, außer dass die Menschen gleichzeitig einen Großteil ihrer Nistplätze zerstört haben. Diese brutale Kombination führte zu Beginn des 20. Jahrhunderts zu einem steilen Niedergang der Art. Die letzte bekannte Wandertaube, ein Vogel namens Martha , starb 1914 in Gefangenschaft.
Jetzt suchen Wissenschaftler nach CRISPR, um diese ikonischen Vögel zurückzubringen. Die in Kalifornien ansässige Biotech-Organisation Revive & Restore hat ein spezielles Passenger Pigeon Project , das darauf abzielt, die Art durch Modifikation des Genoms der eng verwandten Bandschwanztaube wiederherzustellen. Bei Erfolg, so die Gruppe, könnten sie mit diesem Ansatz alle Arten ausgestorbener oder vom Aussterben bedrohter Kreaturen wiederbeleben, vom Schwarzfußfrettchen bis zum Wollmammut . Ob sie es sollten oder nicht, ist natürlich immer noch umstritten, aber es ist nicht zu leugnen, dass CRISPR den Stoff der Science-Fiction möglich gemacht hat.
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Im Jahr 2020 erhielten Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna den Nobelpreis für Chemie für die bahnbrechende CRISPR-Technologie und sind damit die sechste und siebte Frau, die diese Auszeichnung erhalten hat.
