Paper of the Month

Januar 2020


CRISPR-Mediated Activation of Endogenous Gene Expression in the Postnatal Heart. Circulation Research. DZHK-Autoren: Eric Schoger, Lavanya M. Iyer, Claudia Noack, Shirin Doroudgar, Wolfram-H. Zimmermann, Laura C. Zelarayan

Die Genschere CRISPR/Cas9 findet breite Anwendungen in der Herzkreislauf-Grundlagenforschung. Cas9 ist ein Protein, das mit Hilfe eines kleinen RNA Moleküls (gRNA) eine Zielsequenz im Genom findet, bindet und schneidet. Eine modifizierte Cas9 Variante, die ihre DNA-schneidende Funktion verloren hat (dCas9), findet Anwendung als DNA-bindende Plattform. Forscher des DZHK haben ein Mausmodell entwickelt, welches das dCas9 Protein, fusioniert an eine Genaktivierungsdomäne (VPR), spezifisch in Herzmuskelzellen exprimiert mit dem Ziel eine Gen-Aktivierung in Herzmuskelzellen zu ermöglichen. Das dCas9-VPR Protein wird dabei mittels gRNA an eine genregulatorische Region (Promoter-Region) dirigiert und induziert die Expression des Ziel-Gens. Die Arbeit ist eine Kooperation der DZHK-Partnerstandorte Göttingen und Heidelberg und wurde durch einen Forschungsaufenthalt am UTSW Medical Center in Dallas im Rahmen des "Visiting Scientist"-Programms unterstützt.

Die Wissenschaftler aktivierten mit diesem Modell einen bekannten Transkriptionsfaktor, der einen Herzmuskelumbau verursacht und konnten eine Reduktion der Herzfunktion beobachten. Die Aktivierung eines zweiten Gens erlaubte Untersuchungen zur Titrierbarkeit des Systems sowie zur Effizienz für ein Gen, das ansonsten zum Untersuchungszeitpunkt niedrig exprimiert ist. Die Spezifität der Methode analysierten sie durch die Untersuchung von dCas9-VPR gebundenen DNA-Fragmenten und fanden dabei eine hohe Bindekapazität an den anvisierten Promoter-Regionen.

Mit diesem Werkzeug ist es möglich eine kontrollierte Genaktivierung in Herzmuskelzellen zu erreichen und potenzielle Kandidaten-Gene mit hoher Präzision zur therapeutischen Intervention bei Herzversagen zu testen.

Publikation