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Die „CRISPR-Genschere“ ist eine bedeutende Grundlage für Technologien zur Genom-Editierung in vielen Bereichen – von Biologie über Medizin bis hin zu Landwirtschaft und Industrie. Dass CRISPR-Cas-Systeme, die ihren Ursprung bilden, noch vielseitiger sind als gedacht, konnte ein Team des Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) in Würzburg nachweisen. Gemeinsam mit dem Braunschweiger Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) und der Utah State University (USU) in Logan, USA, haben die Forschenden eine gänzlich neue CRISPR-Abwehrstrategie entdeckt: Im Gegensatz zu bekannten Nukleasen schneidet Cas12a3 spezifisch für die Proteinbildung wichtige Transfer-Ribonukleinsäuren (tRNA, von engl. transfer ribonucleic acid), um infizierte Zellen lahmzulegen. Seine Ergebnisse hat das Team heute im Fachmagazin Nature veröffentlicht.

Die Genschere CRISPR-Cas ist ein bedeutendes Werkzeug zur Genom-Editierung. Ihre Funktionalität ist jedoch dadurch eingeschränkt, dass sie auf spezifische DNA-Sequenzen angewiesen ist, welche ihre Aktivität steuern. Ihre evolutionären Vorläufer dagegen könnten weniger sequenzspezifisch und damit deutlich vielseitiger gewesen sein. Deren vergessene Fähigkeiten wiederzuentdecken und für biotechnologische Anwendungen nutzbar zu machen, ist das Ziel des Forschungsprojekts „RGNcestry“ unter Leitung von Chase Beisel, affiliierter Abteilungsleiter am Würzburger Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI). Der Europäische Forschungsrat (ERC, von engl. European Research Council) fördert das Vorhaben mit zehn Millionen Euro über einen Zeitraum von sechs Jahren.

Seltene Erkrankungen, die weniger als fünf von 10.000 Menschen betreffen, sind oft besonders schwer zu diagnostizieren und zu behandeln. Im Rahmen ihres gemeinsamen Förderprogramms „zukunft.niedersachsen“ haben das Land Niedersachsen und die VolkswagenStiftung jetzt neun vielversprechende Forschungsprojekte zur Förderung ausgewählt, die neue Diagnosen und Behandlungsansätze für seltene Erkrankungen entwickeln wollen. Darunter sind auch zwei Projekte des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI). Das Konsortium PREDICT-CTP des TWINCORE, des HZI und der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) entwickelt ein neues Diagnoseverfahren für rheumatische Erkrankungen. Im Projekt StopPSC entwickeln Forschende des HZI und der MHH neue Wirkstoffe zur Behandlung der primär sklerosierenden Cholangitis, einer chronisch verlaufenden Entzündung der Gallengänge.

Um Antibiotikaresistenzen bei Krankheitserregern vorherzusagen, greifen Fachleute zunehmend auf maschinelles Lernen zurück. Mit dessen Hilfe lassen sich anhand der Genetik eines Erregers Resistenzmechanismen erkennen. Die Ergebnisse sind allerdings mit Vorsicht zu betrachten: Forschende des Würzburger Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) konnten nachweisen, dass die Modelle häufig weniger zuverlässig sind als angenommen. Ihre Erkenntnisse wurden im Fachmagazin PLOS Biology veröffentlicht. Sie tragen dazu bei, verlässlichere Werkzeuge zur Vorhersage und Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen zu entwickeln.

Biologie und Informatik wirken auf den ersten Blick wie Gegensätze. Aber überall dort, wo enorme Datenmengen aus der Forschung entstehen, ist ohne digitale Methoden kaum noch ein Fortschritt möglich. Bioinformatiker Prof. Andreas Keller setzt deshalb auf künstliche Intelligenz. Er leitet die Abteilung „Klinische Bioinformatik“ am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS). In dieser Folge von InFact spricht er darüber, wie KI helfen kann, zu verstehen, wie nützliche und schädliche Bakterien in unserem Körper miteinander kommunizieren, wie sich vorhersagen lässt, wann Infektionen Spätfolgen auslösen – und wie man damit neue Medikamente gegen gefährliche Erreger entwickeln kann.

Die von Bakterien produzierten Biphenomycine verfügen über ausgezeichnete antimikrobielle Eigenschaften, konnten jedoch bislang nicht für die Entwicklung neuer Wirkstoffe genutzt werden. Grund dafür war vor allem ein unzureichendes Verständnis darüber, wie genau die Substanzklasse von ihren mikrobiellen Produzenten hergestellt wird. Einem Forschungsteam um Tobias Gulder, Abteilungsleiter am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS), ist es nun gelungen, die Biosynthese der Biphenomycine zu entschlüsseln und damit den Grundstein für deren pharmazeutische Weiterentwicklung zu legen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie International Edition.