Während Rose ihr kurzes Leben damit verbrachte, dabei zu helfen, das mit einer verheerenden Krankheit verbundene Stigma abzubauen, hat der Genetiker David Liu seine Karriere der Entwicklung von Wegen gewidmet, um den genetischen Code zu verändern, der ihr in einem so zarten Alter das Leben gekostet hat.
„Dass ein einziger Rechtschreibfehler in ihrer DNA Adalias Leben so früh beendete, ist ein Verlust für uns alle“, sagte Liu, Professorin für Chemie und chemische Biologie und Direktorin des Merkin Institute of Transformative Technologies in Healthcare an der Harvard University.
„Ich hatte keine Gelegenheit, Adalia kennenzulernen, bevor sie im Januar starb. Aber jeder Progeria-Patient, den ich getroffen habe, war warmherzig, charmant, artikuliert und zutiefst inspirierend“, sagte Liu gegenüber CNN.
In seinem Labor in Harvard haben Liu und sein Team neue Wege erfunden, um mutierte Gene zu reparieren, die die DNA weniger schädigen als frühere Technologien. Eine der wichtigsten Innovationen seines Labors ist ein Baseneditor, ein Tool, das Rechtschreibfehler in den vier häufigsten DNA-Basen korrigieren kann, sagte Liu einem Publikum bei Life Itself, einer Gesundheits- und Wellnessveranstaltung, die in Partnerschaft mit CNN präsentiert wird.
„Diese Rechtschreibfehler in unserer DNA haben zusammen Tausende von Störungen verursacht, die Hunderte Millionen Menschen und ihre Familien betreffen“, sagte Liu.
Diese vier DNA-Basen – Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T) – bilden spezifische Paare, die immer zueinander passen sollen: A mit T und G mit C.
„Der Basisredakteur geht in die Zellen des Tieres, sucht nach dem Fehler, der in Progerie ein C zu einem T ist, und ändert das T wieder in ein C“, sagte Liu, der auch stellvertretender Fakultätsvorsitzender der Broad ist Institute of MIT and Harvard, ein biomedizinisches und genomisches Forschungszentrum in Cambridge, Massachusetts.
Lius Team entdeckte weiter, dass Basen-Editoren besonders gut funktionierten, wenn man den unbearbeiteten Strang der DNA-Doppelhelix „einkerbte“ und die Zelle dazu brachte, die gewünschte Bearbeitung auf den zweiten Strang zu kopieren.
„Und das war’s. Wir kommen nie wieder auf den Patienten zurück – es ist eine einmalige Behandlung, die die Mutation, die die Krankheit verursacht, dauerhaft repariert“, sagte Liu.
„Das Zeitalter der menschlichen therapeutischen Genbearbeitung kommt nicht erst. Es ist bereits da“, sagte Liu dem Publikum von Life Itself.
Die nächste Generation von Gen-Editoren
Wissenschaftler bearbeiten Gene, indem sie Enzyme verwenden, die so konstruiert wurden, dass sie auf eine bestimmte Sequenz in der DNA abzielen, das störende genetische Material herausschneiden und Ersatz-DNA einfügen. Jahrzehntelang waren die bekannten Methoden zur Veränderung unseres genetischen Codes jedoch ungeschickt, verfehlten oft ihr Ziel oder schnitten zu viel oder zu wenig genetisches Material ab.
CRISPR-Cas9 habe sich in Bakterien entwickelt, um die Gene infizierender Viren zu stören, indem beide DNA-Stränge geschnitten und das Gen im Wesentlichen abgeschaltet würden, erklärte Liu dem Publikum.
Bearbeiten größerer DNA-Sequenzen
Das Schneiden einer Doppelhelix, um ein Gen zum Schweigen zu bringen, löste jedoch nicht das Problem der vielen genetischen Krankheiten, die eine computerähnliche „Suchen und Ersetzen“-Lösung benötigen, sagte Lui dem Publikum.
Die Entdeckung von Basiseditoren, die einen Buchstaben in einen anderen umwandeln konnten, löste nur einen Teil dieses Problems. Was benötigt wurde, war ein Editor, der größere, komplexere Bearbeitungen an DNA durchführen konnte, als Basis-Editoren dies nicht konnten.
Betreten Sie die nächste Generation: Prime Editing.
„Eine Analogie, die ich gerne verwende, ist, dass das ursprüngliche CRISPR-Cas_9 wie eine Schere ist, die DNA schneidet. Basis-Editoren sind wie Bleistifte, die Buchstaben präzise korrigieren, indem sie sie in einen von vier verschiedenen Buchstaben ändern“, erklärte Liu. “Und Prime-Editoren sind wie molekulare Textverarbeitungsprogramme, die ein echtes Suchen und Ersetzen größerer Sequenzen durchführen.”
Nur ein Drittel der 75.000 bekannten „Rechtschreibfehler“, die genetische Krankheiten verursachen, können von den Herausgebern der Basis korrigiert werden, sagte Liu. „Aber fügen Sie unseren Hauptredakteur hinzu, und die beiden können uns endlich davon befreien, an die große Mehrheit der Rechtschreibfehler in unserer DNA gebunden zu sein“, sagte er.
„Wir müssen sicherstellen, dass all diese verschiedenen Technologien sehr sorgfältig klinische Studien durchlaufen“, fügte Liu hinzu. „Aber wenn sie sich als sicher und wirksam erweisen, könnte man sich vorstellen, nicht nur seltene Rechtschreibfehler zu behandeln, die schwerwiegende genetische Krankheiten verursachen, sondern vielleicht sogar Genvarianten zu behandeln, von denen wir wissen, dass sie zu schrecklichen Krankheiten wie der Alzheimer-Krankheit oder einem hohen Cholesterinspiegel beitragen.“
Collins fügte jedoch hinzu: „Es ist unklar, ob die Prime-Bearbeitung DNA einfügen oder entfernen kann, die die Größe von Genen in voller Länge hat – die bis zu 2,4 Millionen Buchstaben enthalten können.“
Die genetische Bearbeitung wird keine Lösung für alle Krankheiten des Lebens sein, warnte Liu. Zum Beispiel sind Infektionen und Krebszellen zwei Bereiche, die für die Genbearbeitung nicht gut geeignet sind, da man jede Zelle berühren müsste, um die Krankheit zu stoppen.
„Aber bei vielen genetischen Krankheiten müssen wir oft nur 20 % oder 30 % des Gewebes bearbeiten, um die genetische Krankheit zu retten“, sagte Liu. „Das haben wir bei Progerie und Sichelzellenanämie bei Mäusen gesehen. Ein bisschen Bearbeitung kann viel dazu beitragen, diese Krankheiten bei Tieren zu retten, und wir denken auch bei Menschen.“
Korrektur: Eine frühere Version dieser Geschichte schrieb fälschlicherweise Kommentare von Liu zu, die während der Life Itself-Konferenz gemacht wurden. Sie stammten aus einem Vorstellungsgespräch.
Korrektur: Eine frühere Version dieser Geschichte hat die Anzahl der Basenpaare, aus denen die menschliche DNA besteht, falsch angegeben.
Aktualisieren: Diese Geschichte wurde aktualisiert, um Luis Aussagen beim Event „Das Leben selbst“ widerzuspiegeln und Details aus der Originalversion zu verdeutlichen.