Robert Klatt
Ein mit der Gen-Schere Crispr/Cas9 produzierter Lebendimpfstoff verhindert die Verbreitung des Parasiten Toxoplasma gondii, der auch für Menschen tödlich sein kann und hauptsächlich von Katzen übertragen wird.
Zürich (Schweiz). Der intrazelluläre Parasit Toxoplasma gondii, ein Verwandter des Malaria-Erregers, hat laut Daten des Robert Koch-Instituts (RKI) etwa ein Drittel der Weltbevölkerung infiziert. Verbreitet wird der Parasit, der auch Nutz- und Wildtiere befällt, vor allem über Katzen, in deren Darm sich die Parasiten vermehren und sogenannte Oozsysten bilden. Anschließend gelangen diese in die Umwelt, bleiben dort über mehrere Jahre infektiös und können so über die Nahrungskette auch Menschen infizieren.
Bei gesunden Menschen kommt es bei einer Infektion mit Toxoplasma gondii in der Regel zu keinen Symptomen. Eine Erstinfektion während einer Schwangerschaft ist aber gefährlich für das ungeborene Kind und kann zu bleibenden neurologischen Schäden führen. Bei Menschen mit einem schwachen Immunsystem kann eine Infektion sogar tödlich verlaufen.
Wissenschaftler aus dem Bereich der molekularen Zellbiologe an der Uni Zürich um Adrian Hehl suchen deshalb seit Längerem nach Methoden, um die Verbreitung von Toxoplasma gondii einzuschränken. Dazu möchten sie die Bildung von Oozysten in Katzen unterbinden. Frühere Studien zeigten, dass der Parasit Toxoplasma gondii über verschiedene Gene unfruchtbar gemacht werden kann, die über mithilfe der Gen-Schere Crispr/Cas9 deaktiviert werden können.
Problematisch bei der Eliminierung einzelner Gene mit Crispr/Cas9 ist jedoch, dass dadurch ungeplante Genveränderungen stehen können. Dies ist möglich, weil die Forschung normalerweise bei dieser Gen-Editierungsmethode ringförmige DNA-Moleküle (Plasmide) in die Zellen einschleust, die Informationen zur Schnittstelle und den Plan der Gen-Schere enthalten. Das eingeschleuste Plasmid bleibt nach seiner Arbeit in der Zelle jedoch vorhanden, wird nicht abgebaut und kann dadurch genetische Veränderungen auslösen. Im schlimmsten Fall könnte dies bei den zoonotischen Toxoplasmen zu einer virulenteren Variante führen, die sich noch stärker verbreitet.
Das Team um Adrian Hehl hat deshalb laut einer im Journal of Biological Methods publizierten Studie deshalb eine Methode entwickelt, bei der die Gen-Schere außerhalb der Toxoplasmen-Zellen zusammengebaut wird. Anschließend haben die Wissenschaftler die fertige Gen-Schere direkt in die Zellen der Parasiten eingeschleust.
Die Gen-Schere kann so das gewünschte Gen eliminieren, dadurch die Parasiten unfruchtbar machen und wird anschließend vollständig abgebaut. Das Resultat ist ein Parasit, der sich nicht mehr fortpflanzen kann, in dessen Zellen aber keine Spuren der Gen-Schere, die eine genetische Veränderungen auslösen könnten, vorhanden sind. Laut Hehl unterscheidet sich die Inaktivierung des Gens nicht von einer natürlichen Mutation des Parasiten.
Um die Wirkung der gen-editierten Parasiten zu untersuchen, verabreichten die Forscher die Einzeller als Lebendimpfstoff mehreren Katzen. Diese bauten anschließend einen Immunschutz auf. Bei einer Infektion mit nicht gen-editierten Parasiten aus der Natur bildeten die Katzen dank der Behandlung keine infektiösen Oozysten. Die Studie belegt somit, dass es möglich ist Lebendimpfstoffe herzustellen, die keine Plasmide oder Resistenzgene in den Parasiten benötigen.
Journal of Biological Methods, doi: 10.14440/jbm.2020.343
