11.01.2021 - American Chemical Society (ACS)

CRISPR/Cas-Gendoping nachweisen

Ein erster Schritt zu einem Test, der Sportler aufspürt, die versuchen, sich einen unfairen Vorteil zu verschaffen

Alle Athleten wollen bei Wettkämpfen an der Spitze stehen, aber einige greifen zu unlauteren Methoden, um Spitzenwerte bei Muskelwachstum, Geschwindigkeit und Beweglichkeit zu erreichen. Jüngste Entwicklungen in der Gen-Editierungstechnologie könnten Sportler dazu verleiten, ihre DNA zu verändern, um sich einen Vorteil zu verschaffen. Forscher, die in der Zeitschrift Analytical Chemistry von ACS berichten, zeigen nun erste Schritte zum Nachweis dieser Art von Doping sowohl in menschlichem Plasma als auch in lebenden Mäusen.

Die Gen-Editing-Methode namens CRISPR/Cas ist eine beliebte Methode für Wissenschaftler, um die DNA in vielen Organismen präzise zu verändern, und sie erlangte kürzlich noch mehr Aufmerksamkeit, als wichtige Entwickler der Methode mit dem Nobelpreis für Chemie 2020 ausgezeichnet wurden. Bei dieser Methode fügen Forscher ein RNA-Molekül und ein Protein in Zellen ein. Das RNA-Molekül führt das Protein zu der entsprechenden DNA-Sequenz, und dann schneidet das Protein die DNA wie eine Schere, um Veränderungen zu ermöglichen. Trotz der ethischen Bedenken, die gegen die mögliche Anwendung der Methode am Menschen erhoben wurden, könnten einige Sportler die Risiken ignorieren und die Methode missbrauchen, um ihre Gene zu verändern. Da CRISPR/Cas die DNA verändert, gilt es als "Gendoping" und ist von der Welt-Anti-Doping-Agentur, einer unabhängigen internationalen Organisation, verboten. Eine ausreichende Methode zum Nachweis von CRISPR/Cas-Gene Editing muss jedoch erst noch entwickelt werden. Daher wollten Mario Thevis und Kollegen sehen, ob sie das Protein, das am wahrscheinlichsten für diese Art von Doping verwendet wird, Cas9 aus dem Bakterium Streptococcus pyogenes (SpCas9), in menschlichen Plasmaproben und in Mausmodellen identifizieren können.

Das Team versetzte das SpCas9-Protein in menschliches Plasma, isolierte dann das Protein und schnitt es in Stücke. Als die Stücke mittels Massenspektrometrie analysiert wurden, fanden die Forscher heraus, dass sie erfolgreich einzigartige Komponenten des SpCas9-Proteins aus der komplexen Plasmamatrix identifizieren konnten. In einem weiteren Experiment wurde inaktiviertes SpCas9, das die Genexpression regulieren kann, ohne die DNA zu verändern, in menschliche Plasmaproben gespikt. Mit einer leichten Modifikation erlaubte die Methode dem Team, die inaktive Form zu reinigen und nachzuweisen. Schließlich injizierte das Team Mäusen SpCas9 und zeigte, dass deren Konzentrationen im zirkulierenden Blut nach 2 Stunden ihren Höhepunkt erreichten und bis zu 8 Stunden nach der Verabreichung im Muskelgewebe nachgewiesen werden konnten. Die Forscher sagen, dass, obwohl noch viel Arbeit zu tun ist, dies ein erster Schritt in Richtung eines Tests ist, um Athleten aufzuspüren, die versuchen, sich einen unfairen Vorteil zu verschaffen.

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