We CRISPR for You

Mit unserer eigenen CRISPR-Cas-Genom-Schere bringen wir Kundenprojekte schneller und preisgünstiger ans Ziel

Die Genom-Editierung mittels CRISPR-Cas (Cas9, Cas12 o.a.) hat einen langwierigen Prozess der Natur revolutioniert: den der natürlichen Selektion, also der erfolgreichen Vermehrung derjenigen Organismen, die am besten an ihre Umweltbedingungen angepasst sind. Mit der CRISPR-Cas Technologie kann nicht nur der Selektionsprozess enorm beschleunigt werden; er kann vor allem gezielt und präzise erfolgen. Molekularbiolog:innen können damit einzelne DNA-Abschnitte im lebenden Organismus punktuell einfügen, entfernen oder modifizieren.

Warum eine Eigenentwicklung?

In der Grundlagenforschung wird die CRISPR-Cas-Technologie bereits in vielfältigen Anwendungsbereichen eingesetzt. Die unklare Patentsituation speziell zum CRISPR/Cas9-System verhindert jedoch oftmals den Einsatz in Unternehmen, da bisher nicht absehbare Patent-Risiken bestehen, sowie teure Lizenzgebühren zu tragen sind. Aus diesem Grund haben wir mit der BRAIN-Engineered-Cas- (BEC) Nuklease eine eigene Variante der CRISPR-Cas-Schere entwickelt, um z.B. mikrobielle Produktionsstämme innerhalb kurzer Zeit in ihrer Stoffwechselleistung zu optimieren. Es handelt sich bei BEC um eine Non-Cas9- und Non-Cpf1-Typ Genom-Editier-Nuklease.


Kontaktieren Sie unseren Experten

Dr. Michael Krohn

ist unser Experte und Businesskontakt im Bereich CRISPR

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Chronologische Entwicklung von verschiedenen Arten gezielter Genomveränderungen: Gezielte Genomveränderungen können mit Schneidenukleasen wie Zink-Finger-Nukleasen (ZFNs), Transkriptionsaktivator-ähnlichen Effektornukleasen (TALENs), Meganukleasen (mns, auch Homing-Endonukleasen genannt), MegaTals (als Verschmelzungen von Meganukleasen und Talens) und mit RNA-gesteuerten Nukleasen wie CRISPR ("clustered, regularly interspaced, short palindromic repeat) durchgeführt werden.

Der Weg zur BRAIN-Engineered-Cas- (BEC) Nuklease

Zur Identifizierung und Entwicklung der neuartigen BEC-Nuklease haben wir Techniken der Metagenom-Sequenzierung und des Protein-Engineerings eingesetzt. So haben wir eine neuartige CRISPR-assoziierte Nuklease der Klasse 2 entwickelt, die eine geringe Sequenzhomologie gegenüber anderen CRISPR-Nukleasen aufweist und DNA mit einem einzigartigen molekularen Mechanismus targetiert.

Ein Patent zum Schutz der Nuklease-DNA-Sequenz wurde eingereicht und wir rechnen damit, dass wir dieses System auch künftig frei nutzen können („freedom to operate“).

#1
Natur als Ausgangspunkt

Metagenom-Proben wurden mit Hilfe von rationalem Bioprospecting ausgewählt und die DNA der in diesen Habitaten lebenden Mikroorganismen wurde isoliert.

#2
Metagenomik trifft Bioinformatik

Die isolierte DNA wurde mit modernsten Next-Generation-Sequencing-Techniken sequenziert und analysiert, um neuartige Genom-Editing-Tools zu identifizieren.

#3
Die Helden formen

Die ausgewählten Metagenomik-Sequenzen wurden durch Protein-Engineering optimiert, um die Genom-Editing-Aktivität und -Spezifität zu verbessern. Die dabei erzeugte Sequenz mit der besten Performance wurde als Hauptkandidat ausgewählt (= BEC).

#4
BEC kommt zum Einsatz

Für das Genom-Editing wird das mit einer spezifischen gRNA beladene BEC-Protein in die Zielzelle eingebracht.

#5
Das Ziel wählen

Mit Hilfe einer spezifischen Spacer-Sequenz, eingebracht in die gRNA, kann das BEC-Protein so programmiert werden, dass es eine bestimmte Region im Genom der Zielzelle findet und bindet.

#6
DNA-Processing

Stimmt die programmierte Spacer-Sequenz perfekt mit der im Genom vorhandenen DNA-Sequenz überein, schneidet das BEC-Protein die DNA genau an der vordefinierten Position.

#7
Gen-Knock-out

Der natürliche Reparaturmechanismus der Zielzelle repariert den durch die BEC erzeugten DNA Schnitt auf unperfekte Weise, was an der Target-Stelle zu kleinen Insertionen oder Deletionen im Genom führen kann. Dieser Mechanismus kann zum Knock-out von Genen genutzt werden.

#8
Gen-Knock-in

Die Ziel-Stelle auf der DNA kann durch den Einbau eines anpassbaren Reparaturfragments repariert werden, so dass sich mithilfe des Fragmentes gewünschten Gene (Gene of Interest, GOI) präzise in das Genom integrieren lassen.

#9
Optimierter Organismus

Das BEC-Protein kann zum gezielten Knock-out oder Knock-in von Genen verwendet werden, um das Genom einer Vielzahl von Organismen zu optimieren.

Einsatzmöglichkeiten

Unsere neuartige CRISPR-assoziierte Nuklease wurde sowohl intern als auch extern mit Partnern validiert und hat DNA-Targeting-Aktivität in ausgewählten Bakterien, Pilzen und Hefen gezeigt. Entsprechend ist die Technologie bereit zum Einsatz in Entwicklungen basierend auf diesen Organismen. Die Aktivität in Pflanzen wurde ebenfalls gezeigt, eine Validierung steht noch aus. Genom-Editierungs-Tests für weitere Anwendungsbereiche wie Säugetierzelllinien laufen derzeit (Stand Juli 2021). Nicht nur in unseren eigenen, sondern auch in Kundenprojekten setzen wir BEC bereits erfolgreich ein.

partner

Partner gesucht für detailliertes Screening von noch nicht-patentierten Kandidaten

Im Rahmen der Entwicklung von BEC haben wir rund 2.000 weitere, bisher ungenutzte CRISPR-Nukleasen der Klasse 2 identifiziert, die für das Genom-Editing eingesetzt werden könnten. Mit Blick auf einen fokussierten Investitionsumfang haben wir bisher eine begrenzte Anzahl im Detail analysiert und bereits einen ersten IP-Schutz für 15 Nukleasen angemeldet, darunter auch BEC.

Wir sind bereits im Gespräch mit möglichen Partnern und sind offen für weitere Partnerschaften, um das detaillierte Screening der noch nicht patentierten, vielversprechenden CRISPR-Nuklease-Kandidaten zu beschleunigen.

Unten stehend finden Sie Informationen zu einer möglichen Partnerschaft:



Alternative & Novel CRISPR Cas System

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Lesen Sie hier einen Artikel zum Thema aus News & Views:


21. Mai 2021

Alternatives CRISPR-Cas-Tool für die Genom-Editierung

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