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 CRISPR/Cas(9)
Bedeutung: Die Gentechnik hat in den letzten drei Jahrzehnten einen großen Fortschritt gemacht.
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CRISPR/Cas(9) Bedeutung: Die Gentechnik hat in den letzten drei Jahrzehnten einen großen Fortschritt gemacht. Dieser Fortschritt wurde vor allem durch die Genom – Editierung (Genom Editing) erzielt, welche molekularbiologische Methoden umfasst, die zur zielgerichteten Veränderung der DNA dienen. Beispiele für Genom – Editierungsverfahren sind „Zink – Finger – Nukleasen (ZNF)“ oder „Transcription Activator – Like Effector Nucleases", kurz TALEN (dt.: „Transkription – Aktivator – artige Effektor - Nukleasen"). Die im Jahr 2012 entwickelte CRISPR/Cas(9) - Methode wird als größte Revolution der Molekularbiologie seit der Erfindung der PCR - Methode bezeichnet und ist allen vorangegangenen Genomeditierungs - Verfahren überlegen. Sie ist zum einen einfacher herzustellen, da nur ein Abschnitt im Erbgut mit ca. 20 Nukleotiden synthetisiert werden muss. Zum anderen dauert die Herstellung nur ca. 3 Tage, bei TALEN dauert diese 3 - 5 Tage, bei ZNF sogar einige Monate. Darüber hinaus kostet CRISPR/Cas(9) nur 20 Euro pro Herstellung, TALEN ca. doppelt und ZNF ca. 10 - mal so viel. Zudem ist es vorteilhaft, dass bei CRISPR/Cas(9) das Erbgut prinzipiell an mehreren Stellen gleichzeitig verändert werden könnte („Multiplexing“). Die Methode wird sogar schon als „molekulare Revolution" bezeichnet, da sie große, positive Auswirkungen in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen verspricht und zudem in grundsätzlich allen Organismen funktioniert. Definition: Das CRISPR/Cas(9) – System ist eine Art „programmierbare Gen - Schere", die präzise DNA...

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- Stränge schneidet und somit eine Veränderung genetischer Informationen vorsieht. Viele Bakterien besitzen in ihrer DNA besondere Bereiche, sog. „Clustered Regulary Interspaced Short Palindromic Repeats", kurz CRISPR. Dort wiederholen sich DNA – Sequenzen. Die benachbarten Gene heißen ,,CRISPR – associed proteins", kurz CAS. Es sind verschiedene Enzyme, die einige Bakterien benutzen, um eindringende Viren zu zerstören. Das ,,Schneideprotein" Cas9 steht für das ,,CRISPR - associated - protein 9". Es enthält kurze Gensequenzen, welche bestimmen, wo die Schere ansetzt. Findet es in der Zelle das passende Gegenstück in der DNA, verbindet es sich mit diesem und schneidet es durch. Ziel: Die CRISPR/Cas(9) - Methode soll das zielgenauere Herausschneiden von bestimmten DNA- Abschnitten und somit einen effektiveren und flexibleren Umgang mit Mutationen und Genomen ermöglichen. So könnten Probleme gelöst werden, welche bis heute nicht gelöst werden konnten. Beispielsweise ist es den Pflanzenzüchtern bis heute nicht gelungen, bei Weizen eine dauerhafte Resistenz gegen Mehltau zu erreichen. Mit der Genschere könnte dies gelingen. Aufbau: Das CRISPR - System besteht aus... - einer molekularen ,,Sonde" (Guide RNA) - dem Cas9 - Protein - der Trans - activating crRNA (tracrRNA) Die Guide - RNA und das Protein Cas9 werden synthetisch hergestellt. Ablauf und Mechanismus: CRISPR/Cas Das Werkzeug Schneide protein Cas9 Gen-Sequenz des Ziels חיויד HOCHADHIDHI Zusätzliche DNA Guide RNA Gratik pigerdesign/www.transgende THAT THI DCHHICH zielgerichtetes Einfügen von DNA BECHE Homologe Reparatur (gezielt) Guide RNA findet Ziel DNA T HHA Ziel DNA HHAH DADADADE DDDDH DNA mit Doppelstrangbruch DODA DNA mit Mutation THE TID zielgerichtete Mutation H Abb. 1: Ablauf der CRISPR/Cas - Methode Cas9 schneidet DNA TTTTTT HHHH Entfernen Nicht-homologe Reperatur CHICHI (zufällig) THE zufälliges Einfügen von Basenpaaren DECO Inaktivierung des Gens - 1)Suchen und Finden: Die zu verändernde Zielsequenz in der DNA muss von der „Sonde“ (Guide – RNA) gefunden werden. Als Erkennungsmerkmal dient die Basenabfolge der Zielsequenz. 2)Schneiden: Die tracrRNA bindet sich an das Cas9 - Protein, welches am CRISPR - Abschnitt gekoppelt ist, und bringt es zu der Stelle im Erbgut, wo es den DNA - Doppelstrang schneiden soll. Es entsteht ein Doppelstrangbruch. 3)Reparieren: Die zelleigenen Reparatursysteme fügen den durchgetrennten DNA – Strang wieder zusammen. Diese Reparatur kann zufällig (nicht – homolog) und gezielt (homolog) erfolgen. Bei der nicht - homologen Reparatur werden an der Bruchstelle einzelne DNA - Bausteine entfernt oder ,,falsch" zusammengesetzt. Dadurch kann das betroffene Gen nicht mehr richtig abgelesen werden und nicht mehr aktiv sein. Bei der homologen Reparatur kann an der Bruchstelle ein neuer Gen - Abschnitt oder eine neue, leicht veränderte Variante einer kurzen DNA – Sequenz (Punktmutation) eingefügt werden. Anwendung: CRISPR/Cas(9) verspricht eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Generell wird sie in den Bereichen Medizin, Landwirtschaft und Grundlagenforschung eingesetzt. In der Medizin könnten Erbkrankheiten geheilt und Krebsarten bekämpft werden. Zudem könnten mit den sog. Gen Drive - Systemen, an welchen noch geforscht wird, ganze Populationen genetisch verändert und somit Parasiten bekämpft werden. In der Landwirtschaft könnte durch die CRISPR/Cas(9) - Methode die Pflanzenzüchtung optimiert werden, indem die Pflanzen resistent gegen Schädlinge, Krankheitserreger und Wetterextreme gemacht werden. Außerdem könnten sie neue Inhaltsstoffe enthalten, und so einen höheren Ertrag und mehr Nährwerte enthalten. Die Optimierung kommt vor allem Entwicklungsländern zugute, welche aufgrund beispielsweise heißer Temperaturen nichts anbauen können. Mit Hilfe trockenresistenter Pflanzen könnten sie die Hungersnot besiegen. Auch in Bezug auf die aktuellen Probleme, wie die wachsende Weltbevölkerung oder den Klimawandel, wäre die Verbesserung der Pflanzenzüchtung sehr hilfreich. Tiere könnten resistent gegen Krankheitserreger werden und Nutztiere könnten in ihren Eigenschaften verändert werden und so einen höheren Ertrag liefern, an ihre Haltung besser angepasst und ihre Erzeugnisse gesünder für den Menschen gemacht werden. Auch für die Grundlagenforschung ist CRISPR/Cas(9) von Bedeutung, da die Funktion bestimmter Zellen besser verstanden werden kann, indem Fluoreszensfarbstoffe eingesetzt werden, die unter speziellen Mikroskopen in einer definierten Farbe leuchten. Mit der CRISPR/Cas(9) — Methode können relativ rasch fluoreszierende (Fusions-)Proteine generiert werden, indem ein Fluoreszenzgen in einem definierenden DNA - Abschnitt eingebaut wird. Entdeckung: Bereits im Jahr 1987 entdeckte der japanische Wissenschaftler Yoshizumi Ishino mit seinen Kollegen wiederholende Sequenzen von DNA, also CRISPR, im Bakterienstamm Escherichia coli. Ihnen blieb die Funktion jedoch unklar. Im Jahr 1993 wurden erneut sich wiederholende DNA - Sequenzen von dem niederländischen Forscher Jan van Embden und dessen Kollegen in einem anderen Bakterium entdeckt. Bis zum Jahr 2000 wurde dieses Phänomen von v.a. dem spanischen Mikrobiologen Francisco Mojica und dessen Kollegen in mehr als 20 Mikroorganismen beschrieben. Mojica schlug im Jahr 2002 Ruud Jansen, einem Kollegen von van Embden, vor, dieses Phänomen ,,Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats", kurz CRISPR, zu nennen. Im selben Jahr entdeckte Jansen mit seinen Kollegen Gene namens CAS, welche die DNA wie eine Schere schneiden können. Im Jahr 2005 stellten Mojica, Alexander Bolotin vom NRA - Forschungszentrum, und Gilles Vergnaud von der Universität Paris, unabhängig voneinander fest, dass CRISPR ein bakterieller Abwehrmechanismus gegen Viren ist. Schließlich waren es Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier, die im Jahr 2012 zeigten, dass CRISPR auch verwendet werden kann, um menschliche Zellen außerhalb des Körpers zu bearbeiten. Sie schlugen vor, diese Technik für Genome Editing zu nutzen. Dafür erhielten sie den Nobelpreis. Die Molekularbiologen George Church und Feng Zhang waren die Ersten, die unabhängig voneinander, die Methode auf Zellen mit Zellkern, darunter auch menschliche Zellen, übertrugen. Es wurden zunächst einige Versuche mit der CRISPR/Cas(9) – Methode v.a. an Tieren, wie Mäusen und Fliegen, an Pflanzen sowie nicht lebensfähigen Embryos durchgeführt. Der chinesische Biophysiker He Jiankui veränderte im Jahr 2018, und somit als Erster, das Erbgut von Menschen, genauer gesagt von chinesischen Zwillingsschwestern. Designer - Babys: He Jiankui hat die DNA der Zwillinge mit den Decknamen ,,Lulu“ und „Nana“ geändert, um sie vor einer Ansteckung durch ihren HIV – infizierten Vater zu schützen. Dieser Eingriff löste eine heftige Debatte aus; viele kritisierten seinen Eingriff, welcher als Tabubruch verstanden wurde. Schließlich bekam er im Jahr 2019 eine Haftstrafe von bis zu drei Jahren. Gesetze: In Deutschland, sowie 13 weiteren europäischen Ländern, ist der Eingriff in die menschliche Keimbahn sowie die Verwendung menschlicher Embryonen für die wissenschaftliche Forschung untersagt. In einigen Ländern, wie den USA, ist es erlaubt, Wunschkinder im Labor, mithilfe der Wunsch – DNA, zu züchten. Um Krankheiten auszuschließen wird das Erbgut untersucht und ggf. Embryos aussortiert. So wird das „gesunde Wunschkind“ erzeugt. Chancen: CRISPR/Cas(9) ist eine effektive, zeitsparende, kostengünstige, universelle, und schnelle Methode. Zudem arbeitet die Gen - Schere, anders als bei der herkömmlichen Züchtung oder Gentechnik, präzise und zielgenau. Damit wird möglich, was der Züchtung bisher nicht gelang, z.B. pilzresistenter Weizen. Darüber hinaus lassen sich neue spezifische therapeutische Ansätze und Anwendungsmöglichkeiten finden, in denen CRISPR/Cas(9) großes Potenzial zeigt. Es könnten viele Probleme in der Pflanzen- und Tierzüchtung gelöst werden, sowie die Lebenserwartung des Menschen durch Vorbeugung oder sogar Ausrottung von Krankheiten, verlängert werden. Bei der klassischen Gentechnik wird oftmals kritisiert, dass es vom Zufall abhängt, an welcher Stelle im Genom das neue, zusätzliche Gen integriert wird. So kann es schneller zu zufälligen oder unbeabsichtigten Veränderungen kommen. Zwar könnte die Genschere den DNA - Strang an der falschen Stelle schneiden, doch solche ,,Off - Target – Effekte" (unbeabsichtigte Mutationen) sind selten und gut zu identifizieren. Vorteilhaft ist auch, dass kein artfremdes Genom eingebaut wird und die Methode in grundsätzlich allen Organismen möglich ist. Risiken: Soziale, rechtliche, wirtschaftliche und ethische Fragen stehen sich gegenüber. CRISPR/Cas(9) ist zwar sicherer als andere Genom - Editierungsverfahren, dennoch könnten Off - Target - Effekte entstehen. Zudem kann man nicht wissen, in welcher Form der Eingriff in das Erbgut im späteren Leben bzw. im Leben der nachfolgenden Generationen Auswirkungen hat. Das Recht auf körperliche Selbstbestimmung und Unversehrtheit sowie die Würde des Menschen würden ebenfalls verletzt werden, da dieser die Entscheidung nicht selbst treffen kann. Höchstwahrscheinlich würden sich auch kriminelle oder terroristische Anwendungen ergeben (DIY – ,,Garagen - Bastler“ / „Bio – Hacker"). Es ist ethisch nicht vertretbar, mit einem Leben zu experimentieren oder seine Kinder den eigenen Wünschen entsprechend zu kreieren. Natürliche Regeln wie Vererbung sollten nicht umgangen werden und ein komplett künstliches und/oder verändertes Leben sollte nicht zur neuen Realität werden. Zudem stellt sich die Frage, ob irgendwann nur Menschen einen bestimmten Beruf ausüben dürfen, die Eingriffe haben, und so z.B. nie krank werden. →Fazit: Man könnte von einer Revolution mit offenem Ende sprechen. Es gibt zwar einige Chancen, aber auch noch viele offene Fragen und ungeklärte Risiken. Die Forschung steht noch am Anfang und sollte keine Anwendung finden, bevor diese Fragen zu 100% geklärt sind. Die Methode muss also auf jeden Fall noch weiterentwickelt werden. Es wäre zu überlegen, die Methode dann in Grundlagenforschung, Medizin, Tier- und Pflanzenzüchtung einzusetzen, aber nicht, um das Aussehen oder die Eigenschaften des eigenen Kindes zu bestimmen. Es sollte also deutliche Grenzen geben. Darüber hinaus sollten ethische Fragen geklärt werden: Ab wann gilt ein Embryo als Mensch? Ab wann wird dem Menschen ein Wert zugesprochen? Sind alle Menschen gleichberechtigt? Haben alle Menschen dasselbe Recht auf Leben? Zukunft: Um off – target – Effekte zu vermeiden, wird die Methode in der Zukunft sicher weiterentwickelt. Die ,,molekulare Sonde" (Guide RNA) wurde bereits weiterentwickelt und es wurden weitere Varianten der Cas - Proteinscheren, z.B. Cpf1, entwickelt. So konnte die Zielgenauigkeit verbessert werden. Es könnte eine große Revolution in den Anwendungsbereichen geben. Die Menschen können also z.B. darauf hoffen, dass es neue Medikamente geben wird, sowie veränderte Pflanzen und Tiere. Zudem wird sich möglicherweise die Lebenserwartung der Menschen erhöhen, da Krankheiten vermieden, oder gar ausgerottet werden können. Wahrscheinlich wird es auch immer weniger Menschen geben, die an einer Allergie leiden müssen. Vielleicht wird es aber auch in der Zukunft mehr Designerbabys geben. Quellen: Internetquellen: https://de.wikipedia.org/wiki/CRISPR https://de.wikipedia.org/wiki/He_Jiankui https://faszinationchemie.de/meinung-und-kontroverse/news/streitpunkt-crispr-cas-pro-und-contranbsp/ https://www.biooekonomie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/transgen-freie-pflanzenzuechtung-durch-genome-editing https://www.chemanager-online.com/themen/chemikalien-distribution/crisprcas9-findet-immer-mehr-anwendungen https://www.evangelisch.de/inhalte/135743/22-06-2016/pro-und-kontra-sollte-die-gen-schere-erbgut-des-menschen- https://www.landwirtschaft.de/diskussion-und-dialog/umwelt/crisprcas-in-der-pflanzenzucht-bedrohung-oder-chance https://www.openscience.or.at/de/wissen/genetik-und-zellbiologie/2019-12-16-genomeditierung-mit-crisprcas-wohin-fuehrt- https://gentechniken.de/wie-funktioniert-crispr-cas/ https://www.dw.com/de/chinesische-crispr-babys-erfolg-der-genmanipulation-ist-fraglich/a-51532394 veraendern https://www.mpg.de/13501278/genom-editierung-stellungnahme-mpg der-weg/ https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/journal/was-ist-genom-editierung-11021 https://www.schule-und-gentechnik.de/wissen/themen/neue-technologie-crispr/ https://www.sciencemediacenter.de/alle-angebote/fact-sheet/details/news/crispr-cas9-als-revolutionaere-methode-des- https://www.simplyscience.ch/teens-liesnach-archiv/articles/crispr-cas-eine-methode-viele-anwendungen.html https://www.simplyscience.ch/teens-liesnach-archiv/articles/gentechnische-methoden-fruher-und-heute.html genome-editing/ https://www.transgen.de/lexikon/1845.crispr-cas.html https://www.transgen.de/forschung/2564.crispr-genome-editing-pflanzen.html https://www.trillium.de/zeitschriften/trillium-immunologie/archiv/ausgaben-2018/heft-22018/aus-der-geschichte/crisprcas- das-aspirin-der-gentherapie.html https://www.youtube.com/watch?v=CoDYeDiWkw https://www.youtube.com/watch?v=fMpTRjFvryU https://www.youtube.com/watch?v=gUa2H8CcUjU https://www.youtube.com/watch?v=jI4egsX27-Q https://www.youtube.com/watch?v=rIZ_usbetXA https://www.youtube.com/watch?v=0ZC5s4U7vBA Bildquellen: https://www.transgen.de/lexikon/1845.crispr-cas.html

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Bedeutung: Die Gentechnik hat in den letzten drei Jahrzehnten einen großen Fortschritt gemacht.
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Cool, mit dem Lernzettel konnte ich mich richtig gut auf meine Klassenarbeit vorbereiten. Danke 👍👍

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- Stränge schneidet und somit eine Veränderung genetischer Informationen vorsieht. Viele Bakterien besitzen in ihrer DNA besondere Bereiche, sog. „Clustered Regulary Interspaced Short Palindromic Repeats", kurz CRISPR. Dort wiederholen sich DNA – Sequenzen. Die benachbarten Gene heißen ,,CRISPR – associed proteins", kurz CAS. Es sind verschiedene Enzyme, die einige Bakterien benutzen, um eindringende Viren zu zerstören. Das ,,Schneideprotein" Cas9 steht für das ,,CRISPR - associated - protein 9". Es enthält kurze Gensequenzen, welche bestimmen, wo die Schere ansetzt. Findet es in der Zelle das passende Gegenstück in der DNA, verbindet es sich mit diesem und schneidet es durch. Ziel: Die CRISPR/Cas(9) - Methode soll das zielgenauere Herausschneiden von bestimmten DNA- Abschnitten und somit einen effektiveren und flexibleren Umgang mit Mutationen und Genomen ermöglichen. So könnten Probleme gelöst werden, welche bis heute nicht gelöst werden konnten. Beispielsweise ist es den Pflanzenzüchtern bis heute nicht gelungen, bei Weizen eine dauerhafte Resistenz gegen Mehltau zu erreichen. Mit der Genschere könnte dies gelingen. Aufbau: Das CRISPR - System besteht aus... - einer molekularen ,,Sonde" (Guide RNA) - dem Cas9 - Protein - der Trans - activating crRNA (tracrRNA) Die Guide - RNA und das Protein Cas9 werden synthetisch hergestellt. Ablauf und Mechanismus: CRISPR/Cas Das Werkzeug Schneide protein Cas9 Gen-Sequenz des Ziels חיויד HOCHADHIDHI Zusätzliche DNA Guide RNA Gratik pigerdesign/www.transgende THAT THI DCHHICH zielgerichtetes Einfügen von DNA BECHE Homologe Reparatur (gezielt) Guide RNA findet Ziel DNA T HHA Ziel DNA HHAH DADADADE DDDDH DNA mit Doppelstrangbruch DODA DNA mit Mutation THE TID zielgerichtete Mutation H Abb. 1: Ablauf der CRISPR/Cas - Methode Cas9 schneidet DNA TTTTTT HHHH Entfernen Nicht-homologe Reperatur CHICHI (zufällig) THE zufälliges Einfügen von Basenpaaren DECO Inaktivierung des Gens - 1)Suchen und Finden: Die zu verändernde Zielsequenz in der DNA muss von der „Sonde“ (Guide – RNA) gefunden werden. Als Erkennungsmerkmal dient die Basenabfolge der Zielsequenz. 2)Schneiden: Die tracrRNA bindet sich an das Cas9 - Protein, welches am CRISPR - Abschnitt gekoppelt ist, und bringt es zu der Stelle im Erbgut, wo es den DNA - Doppelstrang schneiden soll. Es entsteht ein Doppelstrangbruch. 3)Reparieren: Die zelleigenen Reparatursysteme fügen den durchgetrennten DNA – Strang wieder zusammen. Diese Reparatur kann zufällig (nicht – homolog) und gezielt (homolog) erfolgen. Bei der nicht - homologen Reparatur werden an der Bruchstelle einzelne DNA - Bausteine entfernt oder ,,falsch" zusammengesetzt. Dadurch kann das betroffene Gen nicht mehr richtig abgelesen werden und nicht mehr aktiv sein. Bei der homologen Reparatur kann an der Bruchstelle ein neuer Gen - Abschnitt oder eine neue, leicht veränderte Variante einer kurzen DNA – Sequenz (Punktmutation) eingefügt werden. Anwendung: CRISPR/Cas(9) verspricht eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Generell wird sie in den Bereichen Medizin, Landwirtschaft und Grundlagenforschung eingesetzt. In der Medizin könnten Erbkrankheiten geheilt und Krebsarten bekämpft werden. Zudem könnten mit den sog. Gen Drive - Systemen, an welchen noch geforscht wird, ganze Populationen genetisch verändert und somit Parasiten bekämpft werden. In der Landwirtschaft könnte durch die CRISPR/Cas(9) - Methode die Pflanzenzüchtung optimiert werden, indem die Pflanzen resistent gegen Schädlinge, Krankheitserreger und Wetterextreme gemacht werden. Außerdem könnten sie neue Inhaltsstoffe enthalten, und so einen höheren Ertrag und mehr Nährwerte enthalten. Die Optimierung kommt vor allem Entwicklungsländern zugute, welche aufgrund beispielsweise heißer Temperaturen nichts anbauen können. Mit Hilfe trockenresistenter Pflanzen könnten sie die Hungersnot besiegen. Auch in Bezug auf die aktuellen Probleme, wie die wachsende Weltbevölkerung oder den Klimawandel, wäre die Verbesserung der Pflanzenzüchtung sehr hilfreich. Tiere könnten resistent gegen Krankheitserreger werden und Nutztiere könnten in ihren Eigenschaften verändert werden und so einen höheren Ertrag liefern, an ihre Haltung besser angepasst und ihre Erzeugnisse gesünder für den Menschen gemacht werden. Auch für die Grundlagenforschung ist CRISPR/Cas(9) von Bedeutung, da die Funktion bestimmter Zellen besser verstanden werden kann, indem Fluoreszensfarbstoffe eingesetzt werden, die unter speziellen Mikroskopen in einer definierten Farbe leuchten. Mit der CRISPR/Cas(9) — Methode können relativ rasch fluoreszierende (Fusions-)Proteine generiert werden, indem ein Fluoreszenzgen in einem definierenden DNA - Abschnitt eingebaut wird. Entdeckung: Bereits im Jahr 1987 entdeckte der japanische Wissenschaftler Yoshizumi Ishino mit seinen Kollegen wiederholende Sequenzen von DNA, also CRISPR, im Bakterienstamm Escherichia coli. Ihnen blieb die Funktion jedoch unklar. Im Jahr 1993 wurden erneut sich wiederholende DNA - Sequenzen von dem niederländischen Forscher Jan van Embden und dessen Kollegen in einem anderen Bakterium entdeckt. Bis zum Jahr 2000 wurde dieses Phänomen von v.a. dem spanischen Mikrobiologen Francisco Mojica und dessen Kollegen in mehr als 20 Mikroorganismen beschrieben. Mojica schlug im Jahr 2002 Ruud Jansen, einem Kollegen von van Embden, vor, dieses Phänomen ,,Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats", kurz CRISPR, zu nennen. Im selben Jahr entdeckte Jansen mit seinen Kollegen Gene namens CAS, welche die DNA wie eine Schere schneiden können. Im Jahr 2005 stellten Mojica, Alexander Bolotin vom NRA - Forschungszentrum, und Gilles Vergnaud von der Universität Paris, unabhängig voneinander fest, dass CRISPR ein bakterieller Abwehrmechanismus gegen Viren ist. Schließlich waren es Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier, die im Jahr 2012 zeigten, dass CRISPR auch verwendet werden kann, um menschliche Zellen außerhalb des Körpers zu bearbeiten. Sie schlugen vor, diese Technik für Genome Editing zu nutzen. Dafür erhielten sie den Nobelpreis. Die Molekularbiologen George Church und Feng Zhang waren die Ersten, die unabhängig voneinander, die Methode auf Zellen mit Zellkern, darunter auch menschliche Zellen, übertrugen. Es wurden zunächst einige Versuche mit der CRISPR/Cas(9) – Methode v.a. an Tieren, wie Mäusen und Fliegen, an Pflanzen sowie nicht lebensfähigen Embryos durchgeführt. Der chinesische Biophysiker He Jiankui veränderte im Jahr 2018, und somit als Erster, das Erbgut von Menschen, genauer gesagt von chinesischen Zwillingsschwestern. Designer - Babys: He Jiankui hat die DNA der Zwillinge mit den Decknamen ,,Lulu“ und „Nana“ geändert, um sie vor einer Ansteckung durch ihren HIV – infizierten Vater zu schützen. 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Darüber hinaus lassen sich neue spezifische therapeutische Ansätze und Anwendungsmöglichkeiten finden, in denen CRISPR/Cas(9) großes Potenzial zeigt. Es könnten viele Probleme in der Pflanzen- und Tierzüchtung gelöst werden, sowie die Lebenserwartung des Menschen durch Vorbeugung oder sogar Ausrottung von Krankheiten, verlängert werden. Bei der klassischen Gentechnik wird oftmals kritisiert, dass es vom Zufall abhängt, an welcher Stelle im Genom das neue, zusätzliche Gen integriert wird. So kann es schneller zu zufälligen oder unbeabsichtigten Veränderungen kommen. Zwar könnte die Genschere den DNA - Strang an der falschen Stelle schneiden, doch solche ,,Off - Target – Effekte" (unbeabsichtigte Mutationen) sind selten und gut zu identifizieren. Vorteilhaft ist auch, dass kein artfremdes Genom eingebaut wird und die Methode in grundsätzlich allen Organismen möglich ist. Risiken: Soziale, rechtliche, wirtschaftliche und ethische Fragen stehen sich gegenüber. CRISPR/Cas(9) ist zwar sicherer als andere Genom - Editierungsverfahren, dennoch könnten Off - Target - Effekte entstehen. Zudem kann man nicht wissen, in welcher Form der Eingriff in das Erbgut im späteren Leben bzw. im Leben der nachfolgenden Generationen Auswirkungen hat. Das Recht auf körperliche Selbstbestimmung und Unversehrtheit sowie die Würde des Menschen würden ebenfalls verletzt werden, da dieser die Entscheidung nicht selbst treffen kann. Höchstwahrscheinlich würden sich auch kriminelle oder terroristische Anwendungen ergeben (DIY – ,,Garagen - Bastler“ / „Bio – Hacker"). Es ist ethisch nicht vertretbar, mit einem Leben zu experimentieren oder seine Kinder den eigenen Wünschen entsprechend zu kreieren. Natürliche Regeln wie Vererbung sollten nicht umgangen werden und ein komplett künstliches und/oder verändertes Leben sollte nicht zur neuen Realität werden. Zudem stellt sich die Frage, ob irgendwann nur Menschen einen bestimmten Beruf ausüben dürfen, die Eingriffe haben, und so z.B. nie krank werden. →Fazit: Man könnte von einer Revolution mit offenem Ende sprechen. Es gibt zwar einige Chancen, aber auch noch viele offene Fragen und ungeklärte Risiken. Die Forschung steht noch am Anfang und sollte keine Anwendung finden, bevor diese Fragen zu 100% geklärt sind. Die Methode muss also auf jeden Fall noch weiterentwickelt werden. Es wäre zu überlegen, die Methode dann in Grundlagenforschung, Medizin, Tier- und Pflanzenzüchtung einzusetzen, aber nicht, um das Aussehen oder die Eigenschaften des eigenen Kindes zu bestimmen. Es sollte also deutliche Grenzen geben. Darüber hinaus sollten ethische Fragen geklärt werden: Ab wann gilt ein Embryo als Mensch? Ab wann wird dem Menschen ein Wert zugesprochen? Sind alle Menschen gleichberechtigt? Haben alle Menschen dasselbe Recht auf Leben? Zukunft: Um off – target – Effekte zu vermeiden, wird die Methode in der Zukunft sicher weiterentwickelt. Die ,,molekulare Sonde" (Guide RNA) wurde bereits weiterentwickelt und es wurden weitere Varianten der Cas - Proteinscheren, z.B. Cpf1, entwickelt. So konnte die Zielgenauigkeit verbessert werden. Es könnte eine große Revolution in den Anwendungsbereichen geben. Die Menschen können also z.B. darauf hoffen, dass es neue Medikamente geben wird, sowie veränderte Pflanzen und Tiere. Zudem wird sich möglicherweise die Lebenserwartung der Menschen erhöhen, da Krankheiten vermieden, oder gar ausgerottet werden können. Wahrscheinlich wird es auch immer weniger Menschen geben, die an einer Allergie leiden müssen. Vielleicht wird es aber auch in der Zukunft mehr Designerbabys geben. Quellen: Internetquellen: https://de.wikipedia.org/wiki/CRISPR https://de.wikipedia.org/wiki/He_Jiankui https://faszinationchemie.de/meinung-und-kontroverse/news/streitpunkt-crispr-cas-pro-und-contranbsp/ https://www.biooekonomie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/transgen-freie-pflanzenzuechtung-durch-genome-editing https://www.chemanager-online.com/themen/chemikalien-distribution/crisprcas9-findet-immer-mehr-anwendungen https://www.evangelisch.de/inhalte/135743/22-06-2016/pro-und-kontra-sollte-die-gen-schere-erbgut-des-menschen- https://www.landwirtschaft.de/diskussion-und-dialog/umwelt/crisprcas-in-der-pflanzenzucht-bedrohung-oder-chance https://www.openscience.or.at/de/wissen/genetik-und-zellbiologie/2019-12-16-genomeditierung-mit-crisprcas-wohin-fuehrt- https://gentechniken.de/wie-funktioniert-crispr-cas/ https://www.dw.com/de/chinesische-crispr-babys-erfolg-der-genmanipulation-ist-fraglich/a-51532394 veraendern https://www.mpg.de/13501278/genom-editierung-stellungnahme-mpg der-weg/ https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/journal/was-ist-genom-editierung-11021 https://www.schule-und-gentechnik.de/wissen/themen/neue-technologie-crispr/ https://www.sciencemediacenter.de/alle-angebote/fact-sheet/details/news/crispr-cas9-als-revolutionaere-methode-des- https://www.simplyscience.ch/teens-liesnach-archiv/articles/crispr-cas-eine-methode-viele-anwendungen.html https://www.simplyscience.ch/teens-liesnach-archiv/articles/gentechnische-methoden-fruher-und-heute.html genome-editing/ https://www.transgen.de/lexikon/1845.crispr-cas.html https://www.transgen.de/forschung/2564.crispr-genome-editing-pflanzen.html https://www.trillium.de/zeitschriften/trillium-immunologie/archiv/ausgaben-2018/heft-22018/aus-der-geschichte/crisprcas- das-aspirin-der-gentherapie.html https://www.youtube.com/watch?v=CoDYeDiWkw https://www.youtube.com/watch?v=fMpTRjFvryU https://www.youtube.com/watch?v=gUa2H8CcUjU https://www.youtube.com/watch?v=jI4egsX27-Q https://www.youtube.com/watch?v=rIZ_usbetXA https://www.youtube.com/watch?v=0ZC5s4U7vBA Bildquellen: https://www.transgen.de/lexikon/1845.crispr-cas.html