CRISPR/Cas
Lehrerfortbildung

2020 wurden die beiden Entdeckerinnen des CRISPR/Cas-Systems, Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier, mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet. Die Technik ist in viele molekularbiologische Labore eingezogen und wird routinemäßig eingesetzt, um Gene gezielt zu verändern, auszuschalten oder um Proteine an eine bestimmte DNA-Sequenz zu leiten, wo sie ihre Funktion ausüben können. In unserer Fortbildung wird die Rolle des CRISPR-Systems im bakteriellen Immunstem genau erklärt, alle molekularen Akteure sowie ein darauf basierender therapeutischer Ansatz für Hämoglobin-Synthesestörungen wie Thalassämien und die Sichelzellerkrankung vorgestellt. Passend dazu isolieren die Teilnehmenden im Labor eine Plasmid-DNA, die für CAS9 und eine guideRNA kodiert, um diese dann in eine humane Zelllinie einzuschleusen, wo Cas9 zusammen mit der guideRNA ein Gen gezielt ausschaltet. Das Ergebnis des Gen-Knockouts wird am nächsten Tag mit einem Fluoreszenzmikroskop dokumentiert. Zusätzlich wird eine PCR und eine Agarosegel-Elektrophorese durchgeführt, um das Gen für Cas9 in Bakterienkolonien nachzuweisen. In einem weiteren Experiment schneiden die Teilnehmenden das Genom des Phagen Lambda mit Restriktionsenzymen, ein anderes immunologisches Abwehrsystem von Bakterien, und vergleichen das Ergebnis mit einem zuvor virtuell erstellten Restriktionsmuster.

Inhaltliche Fragen beantwortet die Dozentin Dr. Kristina Wiege.

Unterrichtsbezug

CRISPR; PCR; Bakteriophagen; Agarosegel-Elektrophorese; bioinformatische DNA-Analysen

Ablauf

1. Tag (9-17 Uhr): Theorie zum CRISPR-System und zur -Technik, Plasmid-DNA-Isolierung, Transfektion von Zellkulturzellen, Cas9-Nachweis mit Polymerase-Kettenreaktion (PCR); gemeinsames Abendessen
2. Tag (9-14 Uhr): Restriktionsanalyse des Phagen Lambda in vitro und mit bioinformatischen Methoden, Nachweis des Gen-Knockouts am Fluoreszenzmikroskop, Vorstellung der CRISPR/Cas9-basierten Gene Editing Therapy bei der Beta-Thalassämie und der Sichelzellerkrankung CTX001

Kursgebühr