Mehr Entdecker als Nobel erlaubt

Literatur

Entdeckung & Funktionsbeschreibung (frühe 1990er bis 2007)

  • Francisco Mojica in Alicante: palindromic repeats in entfernt verwandten Archaeen & Bakterien zeigt Wichtigkeit
    • Spacer oft viralen Ursprungs => Hypothese: adaptives Immunsystem
    • Gilles Vergnaud & Alexander Bolotin in Paris ebenso
  • Philippe Horvath bei’nem Sauerkrauthersteller: Korrelation der Spacer mit Resistenz von Bakterienstämmen gegenüber Phagen
  • Rodolphe Barrangou & Sylvain Moineau bestätigen Immunsystem-Hypothese

Zielfrage & Programmierbarkeit (2008 – 2011)

  • John van der Oost in Wageningen: künstliche CRISPR-Elemente gegen Lambda-Phagen => programmierte Immunität = Impfung
    • CRISPR-assoziierte Proteine nutzen crRNAs (Palindrom = Sekundärstruktur) zur Zielfindung
    • Hypothese: Ziel ist DNA
  • Luciano Marraffini & Erik Sontheimer in Chicago: keine RNA-Interferenz, da bei explosionsartiger Virusinfektion ineffektiv
    • CRISPR immunisiert auch gegen Plasmide => schneidet DNA
    • Hypothese: programmierbare DNA-Schere & Genomeditierung

molekularer Mechanismus (2008 – 2011)

  • Sylvain Moineau: sehr schneller, exakter Doppelstrangschnitt
  • Emmanuelle Charpentier (Umeå) & Jörg Vogel (Berlin): dritt-häufigstes Transkript maturiert crRNA & unterstützt Zielfindung => tracrRNA

andere Organismen, in vitro & Optimierung (2011 – 2012)

  • Virginijus Siksnys in Vilnius: CRISPR-Locus immunisiert auch in E. coli => Werkzeug im Modellorganismen = populäreres Werkzeug
    • Cas9 ist einziges notwendiges Enzym
    • Aufreinigung mit crRNA & tracrRNA => im Reagenzglas aktiv
    • Reprogrammierung durch künstliche Spacer
    • Paper früher eingereicht, aber von Cell abgelehnt
  • Emmanuelle Charpentier & Jennifer Doudna (Berkeley): ebenso & fusionieren RNAs zu einer & vereinfachen deren Erstellung
    • Paper bei Science später eingereicht, aber schneller veröffentlicht
  • Nobelpreis: wenn nur 3, dann diese, aber nächster ist auch sehr wichtig
  • Feng Zhang (MIT, Boston) Codonoptimierung von Cas9 für Menschen &  Zellkernlokalisierungssignal
    • Multiplexing
    • Mausmodelle für Krankheiten & Prozessscreening
    • Reagenzien über Addgene verteilt
    • seitdem: Editierung ein fast allen Organismengruppen, mehrfache Edits, auch in Keimbahn

Fazit

      • seit 1980ern: Meganukleasen, TALENs & Zinkfingernukleasen, aber wegen Anpassung des Proteins auf DNA-Ziel ineffizienter (Schlüssel-Schloss-Prinzip zw. Aminosäuren im Protein & Nukleobasen in DNA => Schlüssel muss stets neu produziert werden)
        • CRISPR/Cas9: Bauanweisung beim Schlüsseldienst einreichen
      • Zusammenspiel genetischer Grundlagenforschung, mit forensischem & industriellem Interesse
        • Hypothesen-freie Big-Data-Auswertung: bei Transkript-Sequenzierung (Charpentier & Vogel)
        • öffentliche Datenbanken (Mojica)
        • Verfolgung “untrendiger” Themen, an Orten mit wenig Publicity & durch von junge Wissenschaftler_innen

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5 Gedanken zu „Mehr Entdecker als Nobel erlaubt“

  1. Wieder eine sehr schöne Folge!

    Was Restriktionsenzyme angeht: Das ist auch eine bakterielle Abwehr gegen Viren. Jedes Bakterium hat sein eigenes RE und auch eine Methylase. Die Methylase methyliert eine bestimmte DNA Sequenz (zB GTTAC) und das RE kann dann dort nicht mehr schneiden. Kommt nun ein Virus ist seine DNA nicht methyliert und kann geschnitten werden. RE werden im Laboralltag bei der Klonierung eingesetzt.

    Viele Grüße

    Stefan von The Random Scientist

  2. Einen Hinweis zur Entdeckung: Lothar erzähltet im Intro, CRISPR sei 1993 entdeckt worden. Ich nehme an, Du beziehst dich auf die Mojica-Arbeit von 1993, wo er die Repeats in H. mediterranei entdeckt. Tatsächlich war dies nur der erste Fall in Archaeen. Zuvor hatten 1991 Niederländer erstmals Repeats in Gram-positiven Mycobacterien tuberculosis entdeckt (und die Repeats dann als Typisierungsmethode entwickelt). Der allererste Bericht stammt indes von 1987 von den Japanern Ishino und Nakata, die die Repeats in den gram-negativen E. coli entdeckten (Herrlich ahnungslos, was sie da entdeckt hatten). Nakata hat das dann ’89 nochmal bestätigt.)

    1. Hallo Marcus!

      Ja, stimmt, er war nicht Entdecker der genetischen CRISPR-Elemente an sich. Aber haben diese früheren Repeat-Entdecker sie auch mit Virengenomen in Zusammenhang gebracht? Unsere Primärquelle (Lander, 2016, Heroes of CRISPR, 10.1016/j.cell.2015.12.041) schreibt diesen “Schachzug” als erstes Mojica zu. Daher finde ich es angemessen, ihn als prominentesten Wegbereiter der CRISPR-Cas-Technologie zu nennen. Der Podcast hier dreht sich auch um letzteres, nicht um die Repeats an sich 😉

      Viele Grüße!

      1. Mojica ist sicher einer der wichtigsten Forscher in der ganzen Geschichte. Ich bezog mich auch nur auf die Aussage von Lothar im Intro. Er meinte, ich solle das hier kurz ergänzen. Weder die Japaner noch die Niederländer hatten den Hauch einer Ahnung, was sie da entdeckt hatten. 93 hatte aber auch Mojica noch keine Vorstellung davon, dass CRISPR was mit Viren zu tun hat. Er vermutet irgendwann (1995), dass es etwas mit “replicon partitioning” zu tun haben könnte (mir ist nicht ganz klar, was das eigentlich genau ist. Wisst ihr das?).

        1. Und nur zur Ergänzung: … das erste Paper zur Spacer-Herkunft hat Mojica rausgebracht, aber Pourcel&Vergnaud kamen kurz danach und haben völlig unabhängig von Mojica denselben Vorschlag gemacht. In einer E-Mail schrieb mir Christine Pourcel, dass sie etwa im Frühjahr 2003 drauf kamen. Und Bolotin schrieb, er hat sein Paper 2003 geschrieben. Die sind offenbar alle zur selben Zeit drauf gekommen, ohne zu wissen, dass es noch andere gibt, die drauf kamen. Mojica hat mir geschrieben, dass er indes schon in den 90er Spacersequenzen in den Datenbanken suchte (ohne wirklich zu wissen, was er da suchte), es gab aber einfach keine Treffer, wahrscheinlich, weil es einfach noch nicht allzu viele Sequenzen in den Datenbanken gab.

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