Sie gehören zu den gefährlichsten Krankheitserregern der Menschheit: Die sogenannten RNA-Viren verursachen unter anderem Grippe, Ebola oder Zika. Bei einer Infektion landen sie auf Körperzellen als winzige Partikel, die das Erbgut des Virus in der Form eines RNA-Strangs enthalten. Diesen schleusen sie in die Opfer ein und programmieren die Zellen durch diese genetische Information gleichsam in Viren-Fabriken um: Der Erreger zwingt befallene Zellen, weitere Viren-Partikel herzustellen, die sich anschließend auf die Reise zu neuen Opfern machen. All dies ist mit einer Belastung des Körpers verbunden, die bei manchen Viruserkrankungen lebensgefährlich ist.
Die Bekämpfung von Infektionen durch RNA-Viren stellt für die moderne Medizin nach wie vor eine große Herausforderung dar. Es gibt nur wenige antivirale Medikamente und die Krankheitserreger können schnell Resistenzen gegen sie ausbilden. Die starke Wandlungsfähigkeit der Erreger ist auch für die Entwicklung von Impfstoffen sehr problematisch. “Menschliche virale Krankheitserreger sind äußerst vielfältig und passen sich selbst innerhalb einer einzigen Virusspezies ständig an ihre Umgebung an, was sowohl die Herausforderung als auch die Notwendigkeit flexibler antiviraler Strategien unterstreicht”, sagt Pardis Sabeti von der Harvard University. “Wir präsentieren nun einen Ansatz zur Diagnose und Bekämpfung einer Vielzahl von RNA-Viren”, so der Wissenschaftler.
Gezielte Schnitte in genetischen Sequenzen
Das Verfahren der Forscher basiert auf der berühmten Crispr/Cas-Technologie, die in den letzten Jahren die Gentechnik revolutioniert hat. Sie beruht auf der Kombination einer genetischen Sequenz, die als Zielinformation dient und einem Enzym, das als Schere fungiert. Dieses Gespann ist in der Lage, gezielt an bestimmte genetische Sequenzen zu binden und diese anschließend zu schneiden. Für ihr Verfahren nutzen Sabeti und seine Kollegen ein spezielles Schneideenzym mit der Bezeichnung Cas13, das keine DNA, sondern nur RNA schneidet. In früheren Arbeiten haben die Forscher Cas13 bereits erfolgreich als Werkzeug zum Schneiden und Editieren von menschlicher RNA und zum Nachweis von Virusinfektionen eingesetzt. Daraus entstand das Diagnoseverfahren “SHERLOCK”. Nun ist ihnen ein wichtiger Schritt zum Ziel gelungen, Cas13 auch als ein Mittel zur Bekämpfung von RNA-Viren nutzbar zu machen.
Die Herausforderung war dabei, Stellen in der Virus-RNA ausfindig zu machen, die bei einem Schnitt durch das Enzym den Erreger auch tatsächlich vernichten. Außerdem musste es sich um eine grundlegende Sequenz handeln, die nicht den häufigen genetischen Veränderungen unterliegt, für die RNA-Viren berühmt-berüchtigt sind. Denn andernfalls könnte der Erreger schnell eine Resistenz gegen die Behandlung ausbilden. “Theoretisch könnte man Cas13 so programmieren, dass es praktisch jeden Teil eines Virus angreift”, erklärt Co-Autor Cameron Myhrvold. “Aber ein Großteil des Genoms ändert sich schnell, wenn sich ein Virus entwickelt. So kann man leicht ein schlechtes Ziel auswählen.”
