Gesundheit : Zelle tot – Gen getroffen

Die „Knockout“-Methoden des Biochemikers Thomas Tuschl sind einen Wissenschaftspreis wert

Paul Janositz

Den mit 25 000 Euro dotierten Otto-Klung-Weberbank-Preis 2002 für Chemie erhält der 36-jährige deutsche Biochemiker Thomas Tuschl vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen. Die richtungsweisenden Erkenntnisse seien bald nach der Publikation in „Nature“ im Mai letzten Jahres von Forschern in aller Welt übernommen worden, sagte Konrad Seppelt, Vorsitzender der Auswahlkommission und Chemieprofessor an der FU Berlin. Mittlerweile gehöre das Verfahren zur gezielten Abschaltung von Genen zum Standard in wissenschaftlichen Labors und in der Pharmaindustrie.

Durch das „Knockout“ einzelner Gene lässt sich deren Funktion in der Zelle besser verstehen. „Geht die Zelle dadurch zugrunde, weiß man, dass es sich um ein essenzielles Gen handelt“, erklärt Tuschl. Vor kurzem sei noch jahrelange Arbeit notwendig gewesen, um ein einziges Gen zu blockieren. Mit dem Verfahren der „RNA-Interferenz“ sei das nun schneller und für beliebig viele Gene möglich.

RNA (Ribonukleinsäure) hat die wichtige Aufgabe, die Synthese von Proteinen zu steuern. Den Befehl zur Herstellung der Eiweißstoffe liefert das Erbgut, die DNS. Die entsprechenden Gene werden in „Boten-RNA“ (mRNA) überschrieben. Damit ist der Bauplan der Proteine festgelegt.

Gelingt es, in diesen Prozess einzugreifen, kann der Bauplan nicht gezeichnet werden, das Protein kann nicht entstehen, das Gen ist blockiert. Beobachtungen an der Fruchtfliege Drosophila haben geholfen, eine besonders empfindliche Abschaltmethode zu finden. In speziell präparierter und in die Zelle eingeschleuster RNA (sRNA) fand sich ein geeignetes Mittel, die Boten-RNA außer Gefecht zu setzen. Entscheidend war die Entdeckung, dass die eingebrachten RNA-Ketten genau 21 Bausteine, so genannte Nukleotide, umfassen müssen.

„Nur bei dieser Größe gelingt es, die zelluläre Abwehr zu umgehen“, erklärt Tuschl. Andernfalls kommt es zu einer Art Infektion, da das Immunsystem glaubt, eine Virenattacke abwehren zu müssen. Die Sequenzen mit 21 Nukleotiden aktivieren noch unbekannte Proteine in der Zelle, es bildet sich ein Komplex, der als Kontrolleur für RNA fungiert. RNA-Stücke mit derselben Sequenz wie die eingeschleuste sRNA werden gespalten, andere bleiben unverändert. Damit können die Wissenschaftler genau festlegen, welche Boten-RNA (mRNA) gespalten und welches Gen ausgeschaltet werden soll.

Das kann nur gelingen, wenn die eingeschleuste RNA genau mit der Sequenz der Boten-RNA hergestellt werden kann. Das ist das große Plus von Tuschl, der die komplizierten Synthese-Verfahren von der Pieke auf gelernt hat. „Ich mache meine RNA in einem Tag selbst, andere müssen eine Woche darauf warten“, sagt der Chemiker.

Er hatte als „Postdoc“ in Boston am Massachusetts Institute of Technology (MIT) bei Nobelpreisträger Philip Sharp gearbeitet, einem der führenden Krebsforscher. 1998 erhielt er den „BioFuture“-Preis des Bundesforschungsministeriums, der ihm mit 1,4 Millionen Euro die Gründung einer eigenen Arbeitsgruppe ermöglichte.

Dennoch wird es nicht gelingen, den Spitzenwissenschaftler in Deutschland zu halten. „Ab Januar arbeite ich als Professor an der Rockefeller Universität in New York“, sagt Tuschl. In den USA seien die Bedingungen wesentlich besser. Dort arbeiten die besten Forscher auf diesem Gebiet und Tuschl kann eine Arbeitsgruppe mit gestandenen Wissenschaftlern aufbauen.

Der Markt der Genforschung ist riesig, der Kampf um Patente in vollem Gange. Tuschls Verfahren ist auch finanziell attraktiv. „Ein Gen auszuschalten kostet damit 250 Dollar, für eine Knockout-Maus muss man Millionen bezahlen“, sagt Tuschl. Das Potenzial der Methode lässt sich noch nicht völlig absehen. Doch Anwendungen sind in all den Fällen denkbar, in denen das Abschalten von Genen hilfreich ist. So ließe sich Krebs bekämpfen, indem „Onkogene“ ausgeschaltet werden. Doch bisher gebe es nur Versuche in Zellkulturen, bis zu Anwendungen bei Menschen könnten noch zehn Jahre vergehen.

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