Exzellenz, Elsa Ullmann und CRISPR/Cas

Das zentrale Thema der diesjährigen Tagung, „Pharmaceutical Science: Structure, Function and Application“ griff Prof. Dr. Heinrich Graener, der Dekan der Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, auf und erinnerte daran, dass dafür die genaue Untersuchung von Molekülen notwendig sei. In Hamburg wiederum kann mit dem größten, gepulsten Röntgenlaser der Welt die Dynamik kleiner Stoffe analysiert werden. Kein Wunder vielleicht, dass die Universität pünktlich zum 100. Geburtstag von der DFG mit vier Exzellenzclustern gefördert wird.

Im würdigen Ambiente des Ernst-Cassirer-Hörsaals im historischen Hauptgebäude der Universität Hamburg, wo die diesjährige Tagung stattfand, wurde dann auch mit der Verleihung der Elsa-Ullmann-Medaille ein erster wichtiger Teil des DPhG-„Familien­treffens“ vorgenommen. Mit dieser Ehrung wird das besondere Engagement verdienter Mitglieder gewürdigt. In diesem Jahr erhielten die Professoren Elisabeth Stahl-Biskup und Peter Dilg diese ehrenvolle Auszeichnung.

Die in Ulm-Söflingen geborene und in Stuttgart aufgewachsene Prof. Dr. Elisabeth Stahl-Biskup kam nach ihrem Pharmaziestudium in Freiburg bereits in den 1970er-Jahren nach Hamburg, wo sie promovierte und habilitierte. 1984 nahm sie den Ruf auf die C2-Professur am Institut für Pharmazeutische Biologie an und lehrte in dieser Funktion fast drei Jahrzehnte bis zu ihrer Verabschiedung im Jahr 2012. Neben ihrem Engagement in der Ausbildung der Pharmazie-Studierenden beteiligte sich Prof. Dr. Stahl-Biskup aktiv an zahlreichen Fort- und Weiterbildungsveranstaltungen, nicht nur für Apothekerinnen und Apotheker, sondern auch für Ärztinnen und Ärzte sowie für interessierte Laien. Besonders hervorzuheben ist sicherlich ihre Autorentätigkeit, aus der drei Lehr­bücher, zahlreiche Monographien und Buchbeiträge sowie Kommentare zu Drogenmonographien des Europä­ischen und Deutschen Arzneibuchs resultierten.

Prof. Dr. Peter Dilg wurde vor 80 Jahren in Landshut geboren und hatte während seines Pharmaziestudiums in München die Gelegenheit, bei Elsa Ullmann die Pharmazeutische Technologie zu lernen. Durch eine schicksalhafte Fügung wurde Peter Dilg sogar von ihr im Fach Pharmazeutische Chemie (!) im Staatsexamen geprüft. Zur Promotion über die frühneuzeitliche Botanik kam Peter Dilg dann an das Institut für Geschichte der Pharmazie der Universität Marburg, wo er im Jahr 1972 zum Professor ernannt wurde und bis zu seiner Pensionierung 2003 wirkte. 1989 übernahm Professor Dilg den Vorsitz der Fachgruppe Geschichte der Naturwissenschaften und Pharmazie der Deutschen Pharmazeutischen Gesellschaft, den er 22 Jahre lang innehatte. Neben vielen anderen Ehrungen wurde Professor Dilg 2012 Ehrenmitglied der Deutschen Gesellschaft für Geschichte der Pharmazie. In besonderer Weise hat sich Peter Dilg auch nach der aktiven Zeit als Universitätsprofessor intensiv für die Geschichte der Pharmazie eingesetzt.

Erfolge mit CRISPR/Cas

Auf eine sehr viel jüngere Geschichte blickte im anschließenden Plenarvortrag die französische Wissenschaftlerin Prof. Dr. Lucie Carrier, die derzeit am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf arbeitet, zurück: Die ersten Hinweise auf merkwürdige Sequenz­wiederholungen im Genom des Bakteriums Escherichia coli wurden bereits 1987 publiziert, allerdings dauerte es noch ca. 15 Jahre, bis man eine Vorstellung davon bekam, welche Funktion diese Repeats haben könnten. Erst Mitte der 2000er-Jahre kam die Idee auf, dass diese „clustered regularly interspaced palindromic repeats“ oder abgekürzt CRISPR dafür verantwortlich sind, dass ein Bakterium kein zweites Mal von einem Bakteriophagen infiziert werden kann, also quasi immun ist. Nachdem der genaue Mechanismus aufgeklärt war, wie sich Bakterien mit CRISPR und den assoziierten Cas-Proteinen gegen Phagen schützen können (siehe DAZ 2018, Nr. 34, S. 34 – 41), war der Weg nicht mehr weit, bis diese Werkzeuge genutzt werden konnten. Bald standen einfache Mittel zur Verfügung, um Gene gezielt zu verändern – und das schneller und effizienter als mit den bisherigen Methoden. Letztlich genügt die Nuklease Cas und eine kurze RNA, die sogenannte guideRNA (gRNA). Die gRNA ist zu einem bestimmten Zielgen komplementär und lenkt Cas an diese bestimmte Stelle im Genom, wo die Nuklease einen Schnitt in den DNA-Doppelstrang einführt. Der Schnitt muss anschließend entweder über eine einfache Verknüpfung der entstandenen Enden (non homologous end-joining, NHEJ) oder durch homologe Rekombination (homology-directed repair, HDR) repariert werden. Bei einer Reparatur durch NHEJ kommt es überwiegend zum Verlust oder zum falschen Einbau einzelner Nukleotide und dadurch zur Zerstörung des adressierten Gens (knockout). Demgegenüber wird HDR immer dann präferiert, wenn ein defektes Gen ersetzt werden soll.

Lucie Carrier arbeitet in der Kardiologie und wendet CRISPR/Cas in der Erforschung verschiedener genetisch bedingter Kardiomyopathien an. Beispielsweise lassen sich durch die gezielte Zerstörung des Gens MYBPC3 in den Spezies Maus oder Schwein Tiermodelle für die hypertrophe Kardiomyopathie erzeugen. Dieses Gen codiert für ein Myosin-assoziiertes Protein, das nur im Herzmuskel gebildet wird und für die exakte Organisation der Muskel-Sarkomere zuständig ist. Fehlt das Protein, kann sich das Herz nicht normal entwickeln. Mit dieser Methode können somit Tiermodelle etabliert werden, um gezielt Therapien für Kardiomyopathien zu entwickeln. In anderen Ansätzen, bei denen mehrere gRNA-Moleküle eingesetzt wurden, konnten defekte Exons aus dem MYBPC3-Gen in Kardiomyozyten eliminiert werden. Ebenfalls in isolierten Zellen funktioniert bereits sehr effizient die Reparatur eines defekten MYBPC3- oder ACTN2-Gens durch HDR.

Mit diesen Beispielen konnte Professor Carrier sehr eindrucksvoll zeigen, welches Potenzial im CRISPR/Cas-System steckt: Sei es zur Herstellung von Tiermodellen für bestimmte Krankheiten oder von modifizierten Tieren für die Xenotransplantation oder für die Heilung monogener Erkrankungen. Bisher wurden Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna, die wesentlich zur Entwicklung der CRISPR/Cas-Technologie beigetragen haben, bereits mit etlichen namhaften Preisen für ihre Arbeiten ausgezeichnet – eigentlich fehlt nur noch der Nobelpreis. |