Nobelpreise 2020 zeichnen Durchbrüche in der Biomedizin aus

Wie jedes Jahr sind auch 2020 am 10. Dezember – dem Todestag Alfred Nobels – die Gewinner der diesjährigen Nobelpreise feierlich in Stockholm geehrt worden. Die Preisträgerinnen und Preisträger aus den Kategorien Chemie und Medizin haben mit ihren Arbeiten zu Gentechnik-Verfahren bzw. zum Hepatitis-C-Virus bedeutende Grundlagen für die Entwicklung neuer Therapien gelegt.

Mit dem diesjährigen Chemie-Nobelpreis werden die beiden Forscherinnen Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna für die Entwicklung eines molekularen Werkzeugs zum Gene Editing ausgezeichnet.(1) Darunter versteht man die gezielte Veränderung einzelner Gene der DNA.

"We had a sense that we were onto something big," says 2020 Chemistry Laureate Jennifer Doudna on the start of her "curiosity-driven" research into CRISPR.

Listen to our interview with the new laureate, recorded shortly after today’s announcement of her #NobelPrize. pic.twitter.com/xGovlRiH3w

— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 7, 2020

Anhand der CRISPR-Abschnitte finden Cas-Proteine (CRISPR-assoziierte Proteine) ihre Zielstellen auf der DNA, um diese zu zerschneiden. Wird ein Bakterium nun mit einem Phagen infiziert, zu dessen Erbgut sich passende CRISPR-Abschnitte im Bakteriengenom finden, wird die Phagen-DNA von CRISPR/Cas erkannt und zerschnitten.(3)

Die Pionierleistung von Charpentier, Doudna sowie ihren Teams war es, das CRISPR-Cas-System als universell einsetzbares Werkzeug für die gezielte Veränderung von DNA weiterzuentwickeln. Sie erkannten etwa, dass man für die Veränderung eines bestimmten DNA-Stücks eine passende RNA-Sequenz als Navigationshilfe herstellen muss, um diese zusammen mit ebenfalls im Labor erzeugtem Cas9-Protein in die Zielzellen einzuschleusen. Im Vergleich zu älteren Verfahren ist CRISPR/Cas9 einfach anzuwenden, kostengünstig und sehr präzise. Deshalb wurde die Methode innerhalb weniger Jahre zur Standardtechnik in der Genetik.(4)

Die Abbildung "Gene Editing mit CRISPR/Cas9" können Sie sich auch als PDF-Datei oder hochaufgelöste JPG-Datei zur kostenfreien Verwendung herunterladen.

Vom Labor aus hielt dieses Molekül-Duo anschließend Einzug in die Anwendung, etwa zur Erzeugung von resistenten Nutzpflanzen oder um in Gentherapien fehlerhafte Gene zu korrigieren. Dazu lotst man die Genschere mit einer spezifischen Nukleinsäuresequenz zum defekten Genort und liefert gleichzeitig ein Stück DNA einer intakten Gen-Kopie mit. Letztere wird von den zellulären Reparaturmechanismen nach dem Schnitt dauerhaft in das Genom eingebaut. Auch der Austausch einzelner Basen ist damit möglich, sowie die Stilllegung unerwünschter Gene. Erste, auf CRISPR/Cas basierende Therapien befinden sich bereits in frühen Phasen der klinischen Prüfung.(5)

Sehr effektive Arzneimittel gegen das Hepatitis-C-Virus (HCV) sind seit einigen Jahren verfügbar. Die drei Mediziner Harvey J. Alter, Michael Houghton und Charles M. Rice legten mit ihren Forschungsarbeiten den Grundstein dafür und werden deshalb mit dem diesjährigen Medizin-Nobelpreis für die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus ausgezeichnet.(6)

BREAKING NEWS:
The 2020 #NobelPrize in Physiology or Medicine has been awarded jointly to Harvey J. Alter, Michael Houghton and Charles M. Rice “for the discovery of Hepatitis C virus.” pic.twitter.com/MDHPmbiFmS

— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 5, 2020

Bis in die 1980er Jahre bestand nach einer Bluttransfusion ein bis zu 30%iges Risiko, eine Leberzirrhose zu entwickeln. Auch nach der Testung von Blut und Plasmaspenden auf Hepatitis-A- und Hepatitis-B-Viren blieben Bluttransfusionen riskant in Bezug auf eine so genannte Nicht-A-nicht-B-Hepatitis (NANBH).(8) Harvey Alter erkannte, dass auch diese Hepatitis durch ein Virus ausgelöst wurde. Allerdings kam man mit den damaligen Standardverfahren der Virologie dem Erreger nicht auf die Spur.

Die Verleihung der Nobelpreise 2020 an Alter, Rice und Houghton sowie Charpentier und Doudna fand aufgrund der Covid-19-Pandemie - wie die der Preisträger aus den Kategorien Physik (Roger Penrose, Reinhard Genzel und Andrea Ghez) und Literatur (Louise Glück) - an den jeweiligen Wohnorten statt. Die festliche Veranstaltung in Stockholm fiel dieses Jahr deutlich kleiner aus als üblich – und ohne Laureaten vor Ort. Sie konnte aber dafür via Stream in der ganzen Welt miterlebt werden.(10)