Expanding the scope of plant genome engineering with Cas12a orthologs and highly multiplexable editing systems.

In dieser Studie wurden Varianten der Genschere CRISPR/Cpf1, die auch CRISPR/Cas12a genannt wird, aus verschiedenen Bakterienarten dazu verwendet mehrere verschiedene Gene im Reis gleichzeitig zu verändern. Die WissenschaftlerInnen testeten verschiedene Strategien, um so viele Veränderungen wie möglich zu bewirken. Eine Variante aus dem Bakterium M. bovoculi, Mb2Cas12a, war besonders effektiv und ermöglichte die Veränderung von insgesamt 16 verschiedenen Genbereichen in einer genomeditierten Reislinie. Die Gene, die dabei verändert wurden, regulieren verschiedene agronomisch-relevante Eigenschaften, sowie bakterielle Resistenz.

Mit der Komplexität von Multiplexing-Eingriffen steigt auch das Risiko ungewollter Veränderungen im Erbgut. Jede guide RNA, die Erkennungskomponente der Genschere, kann ungewollte Veränderungen, sogenannte Off-Target-Effekte, an anderen Stellen des Erbguts bewirken. Werden mehrere verschiedene guide RNAs in einem Experiment verwendet, steigt damit auch das Risiko ungewollter Veränderungen an mehreren anderen Stellen im Erbgut. Außerdem können an den Zielsequenzen unbeabsichtigte On-Target-Effekte auftreten. On-target Effekte sind unbeabsichtigte Veränderungen, die den Bereich um die Zielregion einer SDN-Anwendung herum betreffen. Das können beispielsweise größere Umstrukturierungen des Bereiches sein oder das unbeabsichtigte Einfügen von DNA-Fragmenten am Zielbereich. Solche ungewollten „technischen“ Fehler können verschiedene Konsequenzen haben, je nachdem wo im Erbgut diese auftreten, zum Beispiel können Genen ausgeschaltet, Gensequenzen verändert oder die Genaktivität beeinflusst werden.

In der Studie wurde das Erbgut der Reispflanzen nur eingeschränkt an wenigen Bereichen nach Off-Target-Effekten untersucht und dort keine gefunden. Die Pflanzen sollten allerdings mit Genomics-Verfahren untersucht werden, mit denen das Erbgut systematisch nach ungewollten DNA-Veränderungen überprüft werden kann. Damit könnten sowohl Off-Traget-, als auch On-Target-Effekte aufgespürt werden. Außerdem ist es sinnvoll auch andere Omics-Verfahren, wie Transcriptomics oder Metabolomics, einzusetzen. Mit solchen Verfahren kann überprüft werden, ob durch die gleichzeitige Veränderung vieler verschiedener Gene ungewollt in andere Stoffwechselwege eingegriffen wird.