KNS029 Knusper, Knusper, CRISPR! Wer editiert meine DNA?

Hier ist Musik drinne! Dank Henry vom Schmalzstullenministerium, der uns Intros und Outros komponiert hat. Eingerahmt davon präsentiert euch Mariëlle diesmal eine ökologische Studie über den Wegfall des Tasmanischen Teufels als Spitzenräuber, sowie eine mikrobiologische über Pilz-bekämpfende Bakterien auf der Fledermaushaut. Katrin klinkt sich aus den/m einzelnen Studie(re)n etwas aus, und gibt einen Überblick über das CRISPR/Cas-System. Der neue heiße Gentechnik-Shyce! Bakterieller Virenscanner, Züchtungsrevoluzzer und Genomeditor uvm. Software is eating the world? CRISPR will eat the world!

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Hier ist Musik drinne! Dank Henry vom Schmalzstullenministerium, der uns Intros und Outros komponiert hat. Eingerahmt davon präsentiert euch Mariëlle diesmal eine ökologische Studie über den Wegfall des Tasmanischen Teufels als Spitzenräuber, sowie eine mikrobiologische über Pilz-bekämpfende Bakterien auf der Fledermaushaut. Katrin klinkt sich aus den/m einzelnen Studie(re)n etwas aus, und gibt einen Überblick über das CRISPR/Cas-System. Der neue heiße Gentechnik-Shyce! Bakterieller Virenscanner, Züchtungsrevoluzzer und Genomeditor uvm. Software is eating the world? CRISPR will eat the world!

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In- & Outro

Henry

Henry @ Knusper, Knusper, CRISPR! Wer editiert meine DNA?




Moderation

Katrin

Katrin @ Knusper, Knusper, CRISPR! Wer editiert meine DNA?

Mariëlle

Mariëlle @ Knusper, Knusper, CRISPR! Wer editiert meine DNA?

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Sendungsnotizen
Wissenschaftsnachrichten
In einer Welt ohne Teufel

Devil facial tumour disease (DFTD) sorgt seit Mitte der 90er für dramatische Verluste der Tasmanischen Beutelteufel
Tumor wird über Körperkontakt übertragen und hat schon etwa 85% der Beutelteufel ausgerottet
Welche Folgen hat das Verschwinden der Top-Predator-Art (nach dem Beutelwolf) auf das Ökosystem Tasmaniens?
Untersuchung der Bodenaktivität der häufigsten Beuteart des Beutelteufels (Fuchskusu) mittels Haarfallen & künstlicher Futterstellen (höre KNS025 für Eukalyptus-Genom)
An Orten, wo DFTD >8a gewütet hatte, gab es kaum noch Tasmanische Beutelteufel
Fuchskusus hatten dort höhere Aktivität am Boden, und sind für Futter höhere Risiken eingegangen
Dadurch können Fuchskuses ein für sie neues Habitat erschließen
Langfristig wird es vielleicht DFTD mit geringerer Virulenz geben
Bis dahin wird das veränderte Verhalten der Beutetiere wohl auch Folgen für das Ökosystem haben
Hollings, T et al. (2015). Relaxation of risk-sensitive behaviour of prey following disease-induced decline of an apex predator, the Tasmanian devil. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences 282:1810

Ring frei!

Eine weitere emerging infectious disease, die ganze Populationen hinwegrafft, gibt es seit 2006 in Nordamerika: das Weißnasensyndrom
Das Weißnasensyndrom wird durch einen Hautpilz verursacht, und befällt nur überwinternde Fledermausarten (wg der Temperatur)
Nach desaströsen Tests mit Fungiziden: Die Nutzung von Bakterien zur Behandlung?

Sammeln von Haut-Mikrobiomen von Fledermäusen in New York & Virgina
Verschiedene Inhibitionsassays von Pilz vs. Bakterienisolaten im Labor
6 Isolate konnten den Pilz erfolgreich inhibieren
alle 6 Bakterienisolate gehören zur Pseudomonasgruppe (5 am ehesten zu P. fluorescens, und 1 eher zu P. abietaniphila)
Herausforderung: Wie trägt man Bakterien auf Millionen Fledermäuse auf?
Noch unbekannt: Erklärt die natürlich Variation des Haut-Mikrobioms die Variation zwischen befallenen & scheinbar nicht infizierten Fledermäusen?
Demnächst gibt es dann Ergebnisse zu den ersten in-vivo Tests!
Hoyt, JR et al. (2015). Bacteria isolated from bats inhibit the growth of Pseudogymnoascus destructans, the causative agent of white-nose syndrome. Plos ONE DOI: 10.1371/journal.pone.0121329

Knusper, Knusper, CRISPR! Wer editiert meine DNA?

Michael P Terns, Rebecca M Terns (2011) CRISPR-based adaptive immune systems (Current Opinion in Microbiology) DOI: 10.1016/j.mib.2011.03.005
Blake Wiedenheft, Samuel H. Sternberg, Jennifer A. Doudna (2012) RNA-guided genetic silencing systems in bacteria and archaea (Nature) 10.1038/nature10886
Martin Jinek, Krzysztof Chylinski, … Emmanuelle Charpentier (2012) A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity (Science) 10.1126/science.1225829
Søren Overballe-Petersen, Klaus Harms, … Eske Willerslev (2013) Bacterial natural transformation by highly fragmented and damaged DNA (Proceedings of the National Academy of Sciences) 10.1073/pnas.1315278110
CRISPR/Cas ist bakterielles Immunsystem/Virenscanner
Cas-Endonuklease zerschneidet Virus-Genom in 20-70bp lange Fragmente => abspeichern zw. 20-50pb langen CRISPRs => aktive Form leitet bei späterer Virusinfektion andere Endonukleasen zum Virus
gentechnische Nutzung: künstliche CRISPR-spacer leiten Cas zur Editierstelle => Schnitt/Doppelstrangbruch
dann: entweder non-homologous end joining (oft sequenzverändernde Reparatur; kaputtmachen ist einfacher als Editieren) oder weniger effizientes homology directed repair (Reparaturvorlage mit gewünschter Modifikation mitliefern)
in allen Spezies billig & bioinformatisch planbar
Zusammenfassung: CRISPR/Cas & andere Methoden erlauben Genomeditierung wie Rechtschreibkorrektur im Textdokument

Genomeditierung mit CRISPR in der Landwirtschaft

Puping Liang, Yanwen Xu, … Junjiu Huang (2015) CRISPR/Cas9-mediated gene editing in human tripronuclear zygotes (Protein & Cell) 10.1007/s13238-015-0153-5
Abkürzung der Züchtung & des Zufall
klassisches Kreuzen vermischt ganzes Genom => Übertrag nützlicher Eigenschaften (z.B. Schorfresistenz) ist langwierig
Atomic Gardening langwierig durch Überprüfung aller Mutanten
CRIPSR ermöglicht schnelle, nicht nachweisbare & evtl. unregulierbare Nachahmung bekannter Mutationen
billig genug für weniger Gewinn-bringende Arten => weniger Monokulturdenken?
pro-CRISPR Entscheidungen von FDA & BVL (Faustregel: GMO ab >20 bp nachweisbar)
Hat Widerstand der Umweltschutzorganisationen gegen Transgene & Herbizidresistenzen Anreiz für Neuentwicklung hochgehalten?
Goldener Reis
Zusammenfassung: CRISPR verbessert klassische Züchtung innerhalb der Artgrenzen mit gentechnischen Methoden; eliminiert von GMO-Gegnern monierte Nachteile
 höre auch KNS005 US Supreme Court verbietet Genpatente

CRISPR/Cas in der Gentherapie

Code-Sonne & Genetischer Code
Reparatur krankmachender Genvarianten (Huntington, AIDS, Mukoviszidose, etc.)
geringeres Risiko von Nebenwirkungen als ungezielter Transfer
Korrektur: Knochenmarktransplantation erfordert nicht unbedingt das Anpieksen der Knochen selbst
Keimbahntherapie untersagt; Forschungsmoratorium gefordert (Science, Nature)
alte Risiken (ungezielter Einbau von Fremdgenen & Genfähren) durch neue (Übersehen nützlicher Funktionen von ausgeschalteten schädlichen, o. andersrum) tauschen?
Warum Keimbahn so heilig? In Mäusen durch Zigarettenrauch mutierbar.
Zusammenfassung: risikoarme Gentherapie kommt schneller als ethischer Konsens

Mit dem Gene Drive durchs Ökosystem brettern

Gene Drive: egoistische Gene erhöhen eigene Chancen der Vererbung, bspw. durch Selbstkopie
Mendel’sche Vererbung verdünnt homozygote Mutation raus
HDR überschreibt Wildtyp mit Drive-Konstrukt => Ausbreitung, selbst bei reduzierter individueller Fitness
Krankheitsresitenzen in Moskitos, Abtöten invasiver Pflanzen
Risiko: unkontrollierte Ausbreitung, Mutation des Drives
Zusammenfassung: Ausnutzung natürlicher Egoismen im Genom oder Beschubsung der Reparatur, um menschlich gewünschte Gene innerhalb einer Wildpopulation autonom zu verbreiten

CRISPR-Diskussion

Anwendungsfall: Wiederbelebung ausgestorbener Arten, höre KNS030
Diskussion: Forschung von Kommerz, und Nutzung von Ideologie, entkoppeln! Wie damit umgehen, wenn’s passiert?
Hörempfehlungen:

Guardian Sience Weekly (1. Mai 2015) Should we genetically engineer humans?
Science Friday (1. Mai 2015) The Debate on Gene Editing
Radiolab (6. Juni 2015) Antibodies Part 1: CRISPR
Evolution FM (20. Mai 2015) EFM021 Blutgruppendiäten, Künstliche Intelligenz im Film und der Corso Leopold
Michael Lange (24. Apr. 2015) Das neue CRISPR-Cas-Verfahren im Überblick (Deutschlandfunk)

Leseempfehlung: Gute Gene, schlechte Gene & WeiterGen generell

Dietrich von Richthofen (6. Nov. 2014) Vom Apfel der Erkenntnis (Die Zeit)
Miriam Ruhenstroth (9. Nov. 2014) Die Reparatur der Natur (Die Zeit)
Antonio Regalado (4. Dez. 2014) Who Owns the Biggest Biotech Discovery of the Century? (Technology Review)
Sascha Karberg (15. Feb. 2015) Geschickt geschnippelt (Tagesspiegel)
Patricia Lang (16. Apr. 2015) Das Ende des Zufalls (Die Zeit)
Ulrich Bahnsen (16. Apr. 2015) Finden Sie den Unterschied! (Die Zeit)

Heidi Ledford (24. Juni 2015) CRISPR verändert alles (Spektrum der Wissenschaft)

Empfehlungen

Nature Backchat vom 21. Apr. 2015 (Feedburner) über Moore’s Law als Geschäftsstrategie (Intels Tick Tock)
Dorit Kreissl (11. Juni 2015) Die Eule: Geheimnisvoller Jäger der Nacht

Dank an

Henry Langer vom Schmalzstullenministerium für In- & Outro
Thomas Wahnhoffs Wunderbare Welt der Wissenschaft
alle uns empfehlende Twitterer & Spender :-)

Paul: Wie verbindet ihr Wissenschaft und Politik?

wiss. Erkenntnisse weiterdenken
Kipppunkt vor einigen Jahrzehnten: vorher viel Bestimmung wiss. Themen durch Politik; danach schnellerer Fortschritt, der gesellschaftliche, ethische & politische Diskussion benötigt

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