Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA

Mit Prime-Editing, einer neuen Variante von CRISPR/Cas, sind Deletionen, Insertionen und alle 12 Möglichkeiten, eine Base enzymatisch in eine andere umzuwandeln, umsetzbar. Beim Prime Editing wird nur ein DNA-Einzelstrang durchtrennt, was das Auftreten von Off-Target-Effekten verringern soll. Außerdem ist das CRISPR/Cas-System so verändert, dass der Wegweiser zur Zielsequenzerkennung, die guide RNA, noch eine zweite Funktion hat: sie dient gleichzeitig auch als Reparaturvorlage, um eine gezielte Veränderung der Zielsequenz herbeizuführen. Dafür wird ein weiteres Enzym, die sogenannte Reverse Transkriptase, an die Genschere geknüpft. Dieses Enzym ist eine Art Übersetzungsprogramm, das die guide RNA in DNA umwandelt. Dieses Stück DNA dient dann als DNA-Vorlage zur Reparatur für den Einzelstrangbruch der DNA und wird an dieser Stelle ins Erbgut kopiert. Die beiden DNA-Stränge an der Zielsequenz passen nun nicht mehr zueinander, weswegen die Genschere auch den nicht veränderten DNA-Einzelstrang schneidet. Die bereits in den veränderten DNA-Einzelstrang kopierte DNA-Vorlage dient anschließend der Reparatur dieses Schnittes.

Beim Prime Editing handelt es sich um ein neues Konzept der Anwendung von CRISPR/Cas, das bislang in humanen Zellen angewandt wurde und eine höhere Effizienz bei der Einführung von gezielten Veränderungen der DNA-Zielsequenz verspricht.

Anzalone, A. V., Randolph, P. B., Davis, J. R., Sousa, A. A., Koblan, L. W., Levy, J. M., Liu, D. R. (2019). Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA. Nature, 576(7785), 149-157. doi:10.1038/s41586-019-1711-4