Laborjournal 2019-11

| 11/2019 48 Special: NicHT-cODieReNDe RNaS Manchmal beflügeln Widerstände, so hat es den Eindruck. Die noch junge Biotechfirma siTools in Münchens Westen überwand Zweifel, Gründungsstolpersteine und nicht zuletzt technische Schwierigkeiten. Heute stellt sie Forschern Werkzeuge für die RNA-Interferenz zur Verfügung, mit denen man Off-Target -Effekte vernachlässigen kann. Tools for RNAi Zwei Tage vor dessen fünfzigsten Geburtstag erwischt Laborjournal Michael Hannus in sei- ner Wahlheimat Dresden. Nach wie vor steht dort ein Schreibtisch des Firmengründers und Geschäftsführers, obwohl die Firma doch in Martinsried bei München lokalisiert ist. Wie- so das? Der Reihe nach... Der gebürtige Münchner Hannus studier- te in Regensburg Biologie, bevor er am Euro- pean Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg promovierte. Nach seiner Doktor- arbeit im Jahr 2001 heuerte er bei Cenix Bio- science an. Das damalige Start-up gründete sich 1999 am EMBL aus und galt mit seiner siRNA-Technologie als Vorreiter der RNA-Inter- ferenz (RNAi). Mittels künstlich hergestellter small interfering RNA, siRNA, lassen sich gezielt mRNA-Moleküle abfangen und somit deren Translation verhindern. So können Forscher Gene zeitweise ausschalten, mehr oder we- niger zielgerichtet. Für die Entdeckung des RNAi-Mechanis- mus erhielten die US-Amerikaner Andrew Fire und Craig Mello 2006 den Nobelpreis für Me- dizin oder Physiologie. Zu diesem Zeitpunkt war Cenix bereits von Heidelberg nach Dres- den umgezogen, wo sie auch heute noch fir- miert. Mit ihr zog auch Hannus nach Dresden, forschte, entwickelte und interferierte. „Damals dachte man wirklich, mit RNAi lässt sich alles kurieren. Forscher und Industrie waren ganzwild darauf“, sagt Hannus. Aber na- türlich blieb auch Cenix nicht von den inzwi- schen wohlbekannten und gut untersuchten Off-Target -Effekten verschont, an denen schon viele RNAi-Projekte kläglich scheiterten. Denn so einfach lassen sich Gene nun auch nicht herunterregeln.„Inzwischen weiß jeder, dass siRNAs recht unspezifisch sind, denn durch microRNA-Effekte trifft jedes interferierende RNA-Molekül eben nicht nur das Ziel-Gen, son- dern auch viele andere Gen-Transkripte.“ Die Folge: Nicht vorhersehbare Nebenwirkungen; und Zusammenhänge, wo keine sind. Im Jahr 2007 kam Hannus eine Idee, wie sich das ändern ließe. Seine Chefs bei Cenix wollten davon allerdings nichts wissen. Also einfach weitermachen wie bisher? Das woll- te Michael Hannus nicht. Er entschied, seine Idee weiterzuverfolgen – zur Not auch allein. Allein war er dann doch nicht, denn Han- nus bekam Schützenhilfe von seinem Bruder Stefan. Dieser – ebenfalls Wissenschaftler – hatte sich just 2008mit einer eigenen Biotech- firma ins Gründergetümmel gestürzt: Dessen Münchner Intana Bioscience unterstützt mit ihrer proprietären FCCS-Technologie ( Fluore- scence Cross Correlation Spectroscopy ) Unter- nehmen bei derWirkstoffentwicklung. Kurzer- hand stellte IntanaMichael Hannus Labor und Pipette zur Verfügung, sodass er seineTheorie überprüfen – und verifizieren – konnte ( Nucleic Acids Res . 42(12): 8049-61). Gemeinsam mit dem Regensburger RNA-Biochemiker Gunter Meister sowie mit einem Exist-Gründungssti- pendium in der Tasche gründete Hannus im Jahr 2013 seine Firma siTools. Lösung für Unentschlossene Was war aber diese spektakuläre Idee, mit denen Hannus Off-Target -Effekten begegnen wollte? Dazu muss man zunächst den Grund für diese unerwünschten RNAi-Nebenwir- kungen verstehen. Jedes siRNA-Molekül bin- det spezifisch an die mRNA seines Ziel-Gens. Gleichzeitig haben sie aber auch die dumme Angewohnheit, mal hier, mal dort mRNAs des gesamten Genoms zu binden. Schuld daran ist insbesondere die soge- nannte Seed -Sequenz, eine Sechser-Basenfolge im spezifischen Abschnitt der siRNA.„Jede ein- zelne siRNA hat ihren eigenen Satz an unspe- zifischen Effekten, aber der ist für jede siRNA anders“, fasst Hannus zusammen. Und genau dort liegt dieChancederWissenschaftler:Wenn man nun viele siRNAs gegen ein und dassel- be Zielgen miteinander vermischt, dann kon- zentriert sich in der Mischung der gewünschte On-Target -Effekt auf, denn jedes dieser Mole- küle bindet zuverlässig die gewünschtemRNA. Die unspezifischen Nebenwirkungen jedoch schlagen zwar weiterhin mal hier, mal dort zu – in der Mischung verliert diese Unspezifität jeder einzelnen siRNA aber an Bedeutung, der Off-Target -Effekt verdünnt sich gewissermaßen heraus. Die Lösung ist also eigentlich recht sim- pel: Man verwendet nicht nur eine einzelne siRNA-Sequenz, sondern eine Mischung aus mehrerenunterschiedlichen– einen sogenann- ten siRNA- Pool , kurz siPool . Die Idee der siRNA-Mischung, so betont Hannus, sei aber nicht seine gewesen. Der da- malige Marktführer Dharmacon bot bereits Pools an. Allerdings enthielten die nur vier oder fünf siRNAs, zu wenig für einen ordentlichen Verdünnungseffekt. EineMischung aus dreißig siRNAs, wie siTools sie anbietet, sei damals je- doch mit der bisherigen siRNA-Herstellungs- methode, der chemischen RNA-Synthese, un- bezahlbar gewesen. Der eigentliche Coup ist deshalb der Herstellungsprozess der siPools . Zunächst einmal muss ein Rechnergehirn ran, denn der Bauplan für geeignete siRNA-Se- quenzen entsteht in silico .„Die dreißig siRNAs müssen nach Möglichkeit alle Transkripte des Zielgens treffen“, fasst Hannus die erste und wichtigste Herausforderung an das bioinfor- matische Design der Oligos zusammen. Zu- dem muss der Seed -Bereich optimalerweise für alle siRNAs unterschiedlich sein, denn – wir erinnern uns – diese kurze Basensequenz des Antisense -Stranges ist verantwortlich für die Off-Target -Effekte. Wenngleich der Algorith- mus zuverlässig arbeitet, schauen Hannus und seine Kollegen zum Schluss oft noch einmal über die vorgeschlagenen Sequenzen, korri- FiRMeNpORTRaiT SiTOOlS (MaRTiNSRieD) Illustr.: Juliet Merz

RkJQdWJsaXNoZXIy Nzk1Nzg=