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Kurzfassung

Wir haben erstmals genetisch kodierbare trans-agierende guide-RNAs entwickelt, die es möglich machen, die Aktivität von ADAR2-Enzymen gezielt auf ausgewählte Punktmutation in mRNA-Molekülen zu adressieren.

Ausgangspunkt für diese Konstruktion von guide-RNAs ist die so genannte R/G-hairpin-Struktur im GluR2-Transkript. An der R/G-Stelle des nativen Transkripts faltet sich eine cis-ständige Intronsequenz zurück zum Exon. Der entstehende Loop in der RNA-Struktur rekrutiert ADAR2 über doppelsträngige RNA (dsRNA) Bindungs-Domänen.

Erste in vitro-Daten demonstrieren Proof of Concept. Die neue Technik bietet Chancen auf neue Therapien vor allem monogenetischer Erkrankungen in der Medizin.

 

 

 

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Hintergrund

"Adenosine deaminases that act on RNA" (ADAR) sind eine Klasse von Enzymen, die die Konversion von Adenosin in Inosin in RNA-Molekülen während der Translation katalysieren. Da Inosin als Guanosin ausgelesen wird, führt die ADAR-Aktivität formal gesehen letztendlich zur Einführung von A- nach G-Punktmutationen.

In der Vergangenheit wurden mehrere Ansätze erforscht, ADAR-Enzyme gegen Punktmutationen in mRNAs einzusetzen. Ein Proof of Concept über die erfolgreiche "Reparatur" einer krankheitsauslösenden Punktmutation in einem essentiellen Gen steht nach unserer Kenntnis hingegen nach wie vor aus.

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Bilder & Videos

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Problemstellung

Ein Einsatz der ADAR-Technologie ist prinzipiell schon vor einigen Jahren von uns beschrieben worden. Es handelt sich dabei um die Applikation von chemisch modifizierten ADAR-Enzymen, die so genannte SNAP-Tag-Technologie¹. Ein besser einsetzbarer Ansatz für zukünftige Therapeutika ist es aber, die nativ im Organismus, in Geweben oder auch einzelnen Zellen vorhandene ADAR-Aktivität direkt durch die Applikation von guide-RNA zu adressieren.

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Lösung

Wir haben die so genannte R/G-site im GluR2-Transkript zwischen den zwei Guanosinen fünf und sechs geschnitten, die sich unterhalb ("downstream") der Stelle befinden, die editiert werden soll. Die komplementäre RNA-Sequenz, die an die targeting-Region eines angesteuerten mRNA-Strangs binden soll, kann hier an das 3'-Ende des verkürzten Stem-Loops der RNA angeheftet werden.

Wir haben ein Proof of Concept etabliert, indem wir die Funktionalität einer aufgrund eines fehlerhaften Stop-Codons vorzeitig in der Translation abbrechenden mRNA des Gens PINK1 wiederhergestellt haben².

 

 

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Vorteile

- Adressieren von Krankheits-verursachenden Punktmutationen auf Ebene der mRNA könnte selektiver und reversibler sein verglichen mit entsprechenden Eingriffen auf Ebene der DNA

- Einsatz allein von guide-RNAs anstelle chemisch ungleich komplexerer so genannter SNAP-Tag-Konstrukte bietet die Möglichkeit der transgenen Expression solcher "Therapeutika"

 

 

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Anwendungsbereiche

- Anwendungsgebiet in Human- und Veterinärmedizin

- Schwerpunkt auf monogenetischen Krankheiten

 

 

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Service

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Entwicklungskooperation