Wie eine genetische Schere
8. Mai 2015
Natürlich sei sie stolz über den Ernst-Jung-Preis und vor allem darüber, dass die Wissenschaftsgemeinde, die "Scientific Community", ihre Arbeit auch auf medizinischem Gebiet anerkenne. "Es ist sehr wichtig, dass wissenschaftliche Erfolge an die Öffentlichkeit gebracht werden", sagt die Mikrobiologin. Der Ernst-Jung-Preis ist mit 300.000 Euro einer der höchstdotierten Medizinpreise Europas.
Revolution in der Gentechnik
Emmanuelle Charpentier hat mit ihrem Team einen Mechanismus in Bakterien entschlüsselt, der zu einem Werkzeug weiterentwickelt wurde, mit dem Erbmaterial gezielt verändert werden kann. CRISPRCas9 heißt das System (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats - im Deutschen wird daraus die Formulierung: "gehäuft auftretende, gleichmäßig verteilte Wiederholungen, die aus beiden Richtungen gelesen werden können"). Hinter diesem komplizierten Begriff verbirgt sich ein überraschend einfaches und universelles Geneditierungs-Verfahren, entdeckt und entwickelt unter der Federführung von Charpentier. In der Praxis soll es jetzt helfen, neue Therapien für verschiedene Krankheiten zu finden.
Das CRISPRCas9-System ist nach Auffassung des Kuratoriums zur Preisvergabe ein vielversprechender Ansatz, genetische Störungen zu beheben. Denkbar seien darüber hinaus auch neue Therapien im Kampf gegen Aids. Es sei ein Werkzeug, mit dem letztendlich auch Erbkrankheiten behandelt werden könnten. Entwickelt hat Charpentier es mit der US-Amerikanerin Jennifer Doudna, von der University of California. Schon frühzeitig wurden zahlreiche Möglichkeiten in Betracht gezogen, wie das System als leistungsstarkes Werkzeug genutzt werden kann.
Der genetische Code
Charpentier beschreibt das CRISPR-System als eine Art Schweizer Taschenmesser der Geneditierung. Die DNA ist ein Buchstabencode, aus dem die Gene bestehen. Die Buchstaben haben innerhalb eines Gens eine bestimmte Reihenfolge. Sie bestimmt, welches Protein gebildet wird.
Proteine sind für alle Vorgänge im Körper unverzichtbar. Wird nun ein Gen verändert, kann es dazu kommen, dass die Proteine ihre eigentliche Funktion verlieren, und es kann zu Erkrankungen kommen. Das CRISPR-System erkennt die Buchstabenabfolgen im genetischen Code, und kann gezielt auf bestimmte Codes programmiert werden. Dort schneidet es die DNA auf, und an dieser Schnittstelle können Forscher dann zum Beispiel kranke Gene entfernen und andere - gesunde - einfügen. "Es gibt verschiedene Anwendungsbereiche in der Medizin und in anderen Wissenschaftsbereichen", so Emmanuelle Charpentier. "Aber die größte Herausforderung ist sicherlich, diese Technologie zu nutzen, um genetische Erkrankungen zu behandeln." Mukoviszidose oder das Down-Syndrom sind zwei der wohl bekanntesten.
Ein unerwartetes Ergebnis
Ursprünglich hatten sich Charpentier und ihr Team mit der Entschlüsselung von Regulationsmechanismen in dem Human-Pathogen "Streptococcus pyogenes" beschäftigt. Ziel war es, neue Signalwege und Moleküle zu finden, die für therapeutische Anwendungen genutzt werden können.
Bei ihrer Arbeit stießen sie dann auf einen Abwehrmechanismus, über den Bakterien verfügen. Die Erkenntnis: Bei Bakterien, die von Viren angegriffen werden, erkennt das Enzym Cas9 in Verbindung mit zwei RNAs die DNA der Angreifer. Das Enzym wird an die richtige Stelle der Viren-DNA navigiert und zerschneidet die DNA der Viren wie eine Schere. "Die Idee war, einen Mechanismus der bakteriellen Immunität zu nutzen und daraus ein genetisches Werkzeug zu entwickeln", erklärt die Preisträgerin. "Es geht darum, zu verstehen, wie unsere Bakterien sich verhalten - wie sie sich gegen ihre eigenen Viren verteidigen. Und es geht darum, daraus ein universelles Werkzeug zu entwickeln, das auf jede beliebige Ziel-DNA in unserem Genom ausgerichtet werden kann. Mit diesem Werkzeug können wir dann Gene manipulieren." Sie können entfernt, verändert und durch andere ersetzt werden.
Frühe Entscheidung
"Mir war schon früh klar, dass eine wissenschaftliche Karriere schwierig sein würde, dass es jede Menge Hürden und Konkurrenz gab, und dass man eine ganz bestimmte Persönlichkeit entwickeln musste, um zu überleben." Aber sie habe auch sehr kreativ sein können. An der Pariser Universität Pierre und Marie Curie studierte sie Biochemie und Mikrobiologie und promovierte. Danach zog es sie in die USA, dann nach Wien, von dort aus in den Norden, ins schwedische Umeå. Seit 2013 ist sie am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig tätig und hat eine Humboldt-Professur an der MHH, der Medizinischen Hochschule Hannover, inne.
Wohin sie ihr Weg einmal führen würde, wusste die heute 46-Jährige offenbar schon sehr früh. "Als ich schon am Institut Pasteur gearbeitet habe, hat mir meine Mutter einmal erzählt, dass ich im Alter von etwa zwölf Jahren einmal von der Schule nach Hause gekommen sei und gesagt hätte: 'Eines Tages werde ich am Institut Pasteur arbeiten'." Und das hat ja auch geklappt.
Aber bei allem Ruhm und aller Ehre hat CRISPRCas9 auch Kritiker auf den Plan gerufen. Im April dieses Jahres war bekannt geworden, dass chinesische Forscher versucht hatten, mithilfe von CRISPRCas9 das Genmaterial von nicht lebensfähigen Embryonen zu verändern. Das Experiment scheiterte, wurde gestoppt und löste weltweit heftige Diskussionen über ein solches Vorgehen aus. Befürworter der Methode aber sind sich einig, dass dies nicht den Einsatz von CRISPRCas9 in der Medizin beeinflussen sollte und die Möglichkeit, damit eines Tages Erbkrankheiten therapieren zu können.