Forschungsprojekt
Robert A. Kesterson, PhD
Associate Professor of Genetics, Director Analytical Genomics and Transgenics Core
University of Alabama at Birmingham

Fördersumme: > 100.000 Euro

»Korrektur einer NF1-Mutation | CRISPR-Cas9«

Nothing is Forever e.V. fördert ein Projekt, das sich mit der Entwicklung eines topaktuellen und vollkommen neuen Ansatzes zur Therapie von Mutation, die in der Erbsubstanz verankert sind, befasst.

Was für einen Teil der Kinder, die an einem Morbus Duchenne, einer fortschreitenden genetisch bedingten Muskelerkrankung, leiden, bereits Wirklichkeit geworden ist, soll nun auch für Patienten mit NF1 erprobt werden. Eine amerikanische Arbeitsgruppe der Universität von Alabama (USA), an der auch Bruce Korf als führender Genetiker auf dem Gebiet der Neurofibromatose-Forschung arbeitet, erschafft in Tiermodellen konkrete Mutationen des NF1-Gens, die beim Menschen vorkommen und eine NF1 auslösen, um diese dann mit Medikamenten zu beeinflussen. Diese Projekte werden unter der Leitung Bob Kesterson, dem Direktor der Abteilung für transgene und genetische Modelle (TGEMS,  Institutional Animal Care & Use Committee (IACUC)) durchgeführt. Es handelt sich hierbei zum Beispiel um Arzneimittel, wie Gentamicin oder PTC124 bzw. Translarna™ (Ataluren, Firma PTC Therapeutics), die sogenannte Nonsense-Mutationen reparieren können. Ist die Mutation in der DNA einer Zelle korrigiert, kann wieder ein normales Protein hergestellt werden und die hierdurch ausgelösten Probleme werden abgemildert bzw. der Krankheitsverlauf wird deutlich verlangsamt.

Im aktuell geförderten Projekt wird zunächst eine NF1-Mutation, die in einem der Exons des NF1-Gens liegt, in verschiedenen Zellen, wie denen der Maus, in iPS-Zellen (das sind menschliche induzierte pluripotente Stammzellen, die aus nicht-pluripotenten Körperzellen durch Reprogrammierung gewonnen werden) und in HEK-Zellen (humanen Nierentumorzellen) hergestellt.

Durch die Mutation wird der Spleißvorgang verändert und es entsteht eine falsche Aminosäuren-Reihenfolge im Protein, bis es zu einem vorzeitigen Abbruch kommt (Abbildung).  Hiernach wird ausführlich geprüft, ob die Wirkungen der Mutation, die in die DNA der verschiedenen Zellen eingebaut ist, der Situation im Menschen vergleichbar sind. Verläuft diese Charakterisierung erfolgreich, wird im nächsten Schritt getestet, ob es Medikamente gibt, die diese Mutation korrigieren bzw. überschreiben können.

Hierzu erfolgt ein Screening mit kurzen DNA-Fragmenten des DNA-Gegenstranges („antisense oligonucleotides“, AO), die eine medikamentöse Korrektur eines Exon-Skippings ermöglichen. Es kann so festgestellt werden, ob in diesem vorklinischen Stadium  durch AO ausgelöstes Exon-Skipping beeinflusst werden kann. Es wird also getestet, ob die konkrete Mutation therapeutisch so beeinflusst werden kann, dass die Zellen, die vom Medikament erreicht werden, wieder ein normales NF1-Protein herstellen können, und so der genetische Defekt, der für die Symptome der NF1 ursächlich ist, aufgehoben werden kann. Verlaufen der Screen und alle Vorexperimente erfolgreich, wird im nächsten Schritt ein Mausmodell generiert, in dem alle Mäuse diese konkrete Mutation tragen.

Robert A. KestersonEs ist weiterhin geplant, die Mäuse dann auf Lernstörungen und weitere NF1-Merkmale, wie die Ausbildung von Optikusgliomen und Neurofibromen zu testen, was in Kooperation mit weiteren, international bekannten NF1-Forschern wie David Gutmann erfolgt. Auf welche Weise konkret die Mutation im letzten Schritt korrigiert werden soll, werden die Experimente zeigen. Denkbar ist auch eine Anwendung der CRISPR/Cas9-Technologie, einer neuartigen Methode der DNA-Veränderung, die als Durchbruch in der Genetik gewertet wird und eine neue Ära für die Entwicklung von genetischen Therapien eröffnet hat.

In einem ersten Meeting mit Bob Kesterson in Prag wurden die ersten Schritte der Experimente, die gefördert werden sollen, besprochen. Die neue Herangehensweise hat uns sehr optimistisch gestimmt, auf diese Weise dazu beizutragen, für Patienten mit NF1 in der Zukunft eine heilende Therapieoption zu ermöglichen. Obwohl es sicher noch ein weiter Weg ist, bis jedem NF1-Patienten eine solche, sehr individuelle Therapie tatsächlich zu Gute kommen kann, hoffen wir, durch die Förderung der Grundlagenforschung auf diesem, international derzeit spannungsgeladenem Gebiet, einen wichtigen Beitrag zu leisten.

Abbildungsunterschrift:
Bei dieser Mutation entsteht eine neue Position, die ein falsches Spleißen der RNA auslöst. Es kommt zum Verlust von 62 Basenpaaren des Exons in der DNA. Somit wird die DNA bis zur Mutationsstelle richtig abgelesen, danach entsteht aber eine falsche Reihenfolge der kodierenden Sequenz, so dass andere, nicht vorgesehene Aminosäuren eingebaut werden, bis durch ein vorzeitiges Stop-Kodon die Sequenz abbricht.

NothingisForever_CRISPR_Cas9
Weitere Information über Herrn Robert A. Kesterson finden Sie hier:

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