Science Ticker

Im Science Ticker werden wissenschaftliche Artikel rund um das Thema Genome Editing kurz beschrieben. Es handelt sich um eine fortlaufende Sammlung an aktueller Literatur, die nicht den Anspruch auf Vollständigkeit erhebt und unregelmäßig ergänzt wird. Die Auswahl der Publikationen erfolgt anhand verschiedener Kriterien. Zum einen soll die Sammlung den rasanten Fortgang von Genome-Editing-Verfahren verdeutlichen, indem Artikel beschrieben werden, die neue Erkenntnisse zu den Grundlagen und der Weiterentwicklung der Anwendungen liefern. Zum anderen werden aktuelle Publikationen im Hinblick auf das Vorsorgeprinzip ausgewählt. Dabei wird sowohl Literatur aus dem medizinischen Bereich als auch zu pflanzlichen und tierischen Systemen berücksichtigt.

Kinetics and Fidelity of the Repair of Cas9-Induced Double-Strand DNA Breaks.

Hier wird in menschlichen Zellen die Geschwindigkeit (Kinetik) der Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSB) modelliert, die durch CRISPR/Cas9 induziert werden. Die Reparatur der DSB verläuft insgesamt recht langsam und führt überwiegend zu Veränderungen der Ziel-Sequenz, anstatt den Normalzustand wiederherzustellen.

Brinkman, E. K., Chen, T., de Haas, M., Holland, H. A., Akhtar, W., & van Steensel, B. (2018). Kinetics and Fidelity of the Repair of Cas9-Induced Double-Strand DNA Breaks. Mol Cell, 70(5), 801-813 e806. doi: 10.1016/j.molcel.2018.04.016

Shifting the limits in wheat research and breeding using a fully annotated reference genome.

Nahezu vollständige Sequenzierung des Erbguts des hexaploiden Weizens durch das IWGSC (International Wheat Genome Sequencing Consortium). Diese Publikation liefert ein Referenzgenom der Weizen-Sorte Chinese Spring.

International Wheat Genome Sequencing, C., investigators, I. R. p., Appels, R., Eversole, K., Feuillet, C., Keller, B., Uauy, C. (2018). Shifting the limits in wheat research and breeding using a fully annotated reference genome. Science, 361(6403). doi: 10.1126/science.aar7191

RNA virus interference via CRISPR/Cas13a system in plants.

Hier wurde das CRISPR/Cas13a-System auf Tabakpflanzen übertragen, so dass die Pflanzen bei einer Infektion mit dem Turnip Mosaic Virus (TuMV) das virale Erbgut in Form von RNA erkennen und zerschneiden können. Das CRISPR/Cas13-System wurde hier zum ersten Mal dazu verwendet, Pflanzen zu entwickeln, die sich vor einem eindringenden RNA-Virus schützen können.

Aman, R., Ali, Z., Butt, H., Mahas, A., Aljedaani, F., Khan, M. Z., Mahfouz, M. (2018). RNA virus interference via CRISPR/Cas13a system in plants. Genome Biol, 19(1), 1. doi: 10.1186/s13059-017-1381-1

Genetic engineering of bee gut microbiome bacteria with a toolkit for modular assembly of broad-host-range plasmids.

In diesem Artikel werden Verfahren, Werkzeuge und Marker vorgestellt, um das Erbgut in Bakterien, die mit Honigbienen und Hummeln assoziiert sind, zu verändern (das Mikrobiom).

Leonard, S. P., Perutka, J., Powell, J. E., Geng, P., Richhart, D. D., Byrom, M., Barrick, J. E. (2018). Genetic Engineering of Bee Gut Microbiome Bacteria with a Toolkit for Modular Assembly of Broad-Host-Range Plasmids. ACS Synth Biol, 7(5), 1279-1290. doi: 10.1021/acssynbio.7b00399

A CRISPR–Cas9 gene drive targeting doublesex causes complete population suppression in caged Anopheles gambiae mosquitoes.

Wissenschaftler des Imperial College London haben einen auf CRISPRbasierenden GeneDrive in Anopheles gambiae entwickelt, der auf die Veränderung des Gens doublesex abzielt. Doublesex spielt während der Embryonalentwicklung eine wichtige Rolle dafür , ob sich Mücken in Weibchen oder in Männchen entwickeln. Nach etwa 10 Generationen brach die Population im Labor zusammen, es kam zu keiner Resistenzbildung im Ziel-Bereich des Gens.

Kyrou, K., Hammond, A. M., Galizi, R., Kranjc, N., Burt, A., Beaghton, A. K., Crisanti, A. (2018). A CRISPR-Cas9 gene drive targeting doublesex causes complete population suppression in caged Anopheles gambiae mosquitoes. Nat Biotechnol. doi: 10.1038/nbt.4245

CRISPR off-target analysis in genetically engineered rats and mice.

Systematische Untersuchung von Off-target-Effekten in Mäusen und Ratten durch Whole-Genome-Sequencing.

Anderson, K. R., Haeussler, M., Watanabe, C., Janakiraman, V., Lund, J., Modrusan, Z., Warming, S. (2018). CRISPR off-target analysis in genetically engineered rats and mice. Nat Methods, 15(7), 512-514. doi: 10.1038/s41592-018-0011-5

Repair of double-strand breaks induced by CRISPR–Cas9 leads to large deletions and complex rearrangements.

Die Verwendung von CRISPR/Cas9 kann zu ungewollten Veränderungen der DNA führen. Im Artikel wird gezeigt, dass durch den Eingriff im Genom zum Beispiel größere DNA-Abschnitte gelöscht, weitere DNA-Sequenzen eingefügt oder ganze DNA-Sequenzen umgedreht werden können. Untersucht wurde dies mit Zellen von Mäusen und menschlichen Zelllinien.

Kosicki, M., Tomberg, K., & Bradley, A. (2018). Repair of double-strand breaks induced by CRISPR-Cas9 leads to large deletions and complex rearrangements. Nat Biotechnol, 36(8), 765-771. doi: 10.1038/nbt.4192

p53 inhibits CRISPR–Cas9 engineering in human pluripotent stem cells.

In menschlichen p53-Knockout-Zellen konnten die Autoren zeigen, dass die Effizienz, mit der durch CRISPR/Cas9 gezielte Veränderungen in einen DNA-Bereich eingeführt werden, erhöht ist.

Ihry, R. J., Worringer, K. A., Salick, M. R., Frias, E., Ho, D., Theriault, K., Kaykas, A. (2018). p53 inhibits CRISPR-Cas9 engineering in human pluripotent stem cells. Nat Med, 24(7), 939-946. doi: 10.1038/s41591-018-0050-6

CRISPR–Cas9 genome editing induces a p53-mediated DNA damage response.

DNA-Doppelstrangbrüche (DSB), die durch CRISPR/Cas induziert werden, führen zur Aktivierung des DNA-Damage-Response-Signalwegs und damit zu einer Aktivierung der p53-Kaskade. Die Zellen können im Zellzyklus (G1-Phase) angehalten werden, was einen Einfluss auf die Reparatur des DSB durch die HDR der Zelle hat.

Haapaniemi, E., Botla, S., Persson, J., Schmierer, B., & Taipale, J. (2018). CRISPR-Cas9 genome editing induces a p53-mediated DNA damage response. Nat Med, 24(7), 927-930. doi: 10.1038/s41591-018-0049-z