Mit Hilfe eines neuen Genschalters lassen sich einzelne Gene dauerhaft stummschalten. Die neue Technik zur Gen-Editierung mit dem Namen CRISPRoff stellt ein Forscherteam um Jonathan Weissman vom Whitehead Institute for Biomedical Research nun im Fachmagazin »Cell« vor. CRISPRoff verändert die DNA selbst nicht, sondern verhindert, dass ein Gen abgelesen und in RNA umgeschrieben wird. Damit greift der Genschalter in die Epigenetik einer Zelle ein. Die Forscherinnen und Forscher zeigten außerdem, dass der Ausschalter an einem Gen über Hunderte von Zellteilungen vererbt wird – selbst dann, wenn die Zellen ihren Zelltypen änderten.

Ähnlich wie die »Genschere« CRISPR-Cas enthält der Genschalter CRISPRoff das bakterielle Enzym Cas9, allerdings in einer deaktivierten Variante. Es dient CRISPRoff darum nicht als Schneidewerkzeug. Stattdessen markiert es das gewünschte Gen mit Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, die zusammen eine Methylgruppe bilden. Es kopiert damit den Mechanismus der Methylierung, mit dem Zellen allgemein DNA-Abschnitte stummschalten.

Zusätzlich entwickelte das Team den Einschalter CRISPRon: Das Gegenstück zu CRISPRoff entfernte sämtliche Methylgruppen wieder und reaktivierte so die zuvor ausgeschalteten Genabschnitte. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden heraus, dass ihr Genschalter überraschenderweise deutlich mehr DNA-Abschnitte stummschalten konnte, als sie vorher für möglich gehalten hatten. CRISPRoff inaktivierte auch Bereiche der DNA ohne CpG-Inseln – das sind Abschnitte, in denen die Basen Cytosin und Guanin besonders häufig auftreten. Bisher ging die Wissenschaft davon aus, dass Methylierungen nur der Umgebung von CpG-Inseln stattfinden können.

Weiterhin untersuchten Weissman und sein Team, wie beständig die Veränderungen durch CRISPRoff sind. Dafür schalteten sie ein Gen in mehreren Stammzellen aus und veranlassten diese dazu, sich zu Nervenzellen zu differenzieren. Auch danach war das Gen noch in 90 Prozent der Zellen inaktiviert.

Weissman und Team hoffen, ihre neue Technik künftig in der Forschung einsetzen zu können. Mit CRISPRoff lassen sich beispielsweise die Vererbung von Genen und epigenetische Prozesse untersuchen, ohne die DNA der Zellen direkt zu verändern. Anders als bei dem bisher eingesetzten CRISPR-Cas-System muss sich die DNA bei CRISPRoff nicht selbst reparieren. Die Reparaturmechanismen der DNA können bislang nicht gesteuert werden, was mitunter für unerwünschte Effekte sorgt. Ob CRISPRoff darüber hinaus auch in der Medizin eingesetzt werden kann, etwa um krank machende Gene stillzulegen, muss sich noch zeigen.