Ein Forschungsteam von Helmholtz Munich und der Technischen Universität München hat ein fortschrittliches Transportsystem für molekulare Werkzeuge zur Gen-Editierung wie die des CRISPR/Cas9-Systems entwickelt. Dieses ermöglicht nun eine erheblich höhere Effizienz bei der Einschleusung in lebende Zellen.
Die Technologie, die den Namen ENVLPE trägt, bedient sich speziell entwickelter, nicht-infektiöser virusähnlicher Partikel, um eine präzise Korrektur defekter Gene zu ermöglichen. Die Forschenden konnten diese Technik erfolgreich an lebenden Mausmodellen demonstrieren, die aufgrund einer Mutation blind waren. Darüber hinaus birgt das System großes Potenzial für die Krebstherapie: Es ermöglicht die gezielte genetische Veränderung von Immunzellen, um diese universell verträglicher zu machen, wodurch diese Therapieform zugänglicher wird für mehr Krebspatient:innen.
Herausforderungen beim Transport der Gen-Editoren meistern
Moderne Verfahren zur Genom-Editierung, darunter auch CRISPR-Systeme, gelten als vielversprechende Ansätze zur Behandlung genetischer Erkrankungen. Doch der zuverlässige Transport dieser molekularen Werkzeuge in die Zielzellen bleibt indes eine große Herausforderung. „Bisherige virale und nicht-virale Transportsysteme wie Adeno-assoziierte Viren, Lipid-Nanopartikel oder andere virusähnliche Partikel haben zwar wertvolle Dienste geleistet – stoßen aber an ihre Grenzen“, erläutert Dr. Dong-Jiunn Jeffery Truong, Letztautor der Studie und Gruppenleiter am Institut für Synthetische Biomedizin von Helmholtz Munich: „Probleme sind unter anderem die verlängerte Verweildauer der Gen-Editoren, die Immunreaktionen auslösen kann, oder schlichtweg ihre geringe Effizienz. ENVLPE begegnet diesen Herausforderungen direkt – und bleibt dank seines modularen Designs gleichzeitig kompatibel mit künftigen Entwicklungen in der Genom-Editierung.“
ENVLPE basiert auf modifizierten, nicht-infektiösen Hüllen viralen Ursprungs. Diese dienen als Trägersysteme für molekulare Gen-Editoren wie Basen- oder Prime-Editoren – also spezialisierten CRISPR-Werkzeugen, die einzelne DNA-Basen im Genom chemisch verändern oder gezielt neue Sequenzen einfügen können. ENVLPE überwindet ein zentrales logistisches Problem bisheriger Verfahren: Während der Produktion der Partikel sorgt ein gezielt umgeleiteter zellulärer Transportmechanismus dafür, dass alle benötigten Komponenten zur richtigen Zeit am richtigen Ort zusammenkommen.
Bisherige Systeme enthielten häufig nur teilweise zusammengesetzte, nicht funktionsfähige Gen-Editoren, was deren Wirksamkeit stark einschränkte. „ENVLPE stellt nun nicht nur sicher, dass vollständig zusammengesetzte Editoren verpackt werden“, erläutert Truong, „sondern enthält zusätzlich eine molekulare Schutzkappe, die den empfindlichsten Teil des Editors während des Transports vor dem Abbau schützt. So gelangen die Werkzeuge sicher in die Zielzellen – und können dort die gewünschte DNA-Korrektur vornehmen.“
