Annika Mix, 22.05.2026

Die Genschere CRISPR gehört inzwischen zu den bekanntesten Werkzeugen der modernen Biotechnologie. In den vergangenen Jahren sorgte sie vor allem durch spektakuläre Fortschritte bei der gezielten Veränderung von Erbgut für Schlagzeilen. Forschende konnten krankheitsverursachende Mutationen korrigieren, neue Therapieansätze für Erbkrankheiten entwickeln oder Nutzpflanzen gezielt an Umweltbedingungen anpassen. Doch könnte CRISPR auch anders genutzt werden?

Ein internationales Forschungsteam hat nun einen völlig anderen Ansatz vorgestellt. Statt DNA zu reparieren, verwendeten die Forschenden ein CRISPR-System, das bestimmte Zellen vollständig ausschaltet. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht und zeigen einen möglichen neuen Weg im Kampf gegen Virusinfektionen und Krebs.

Das Problem unerwünschter Zellen

Viele Krankheiten beruhen letztlich darauf, dass sich einzelne Zellen im Körper anders verhalten als vorgesehen. Manche Zellen beginnen sich unkontrolliert zu teilen und bilden Tumoren. Andere werden von Viren infiziert und produzieren dauerhaft neue Viruspartikel. Beides stellt eine große Herausforderung dar. Tumorzellen unterscheiden sich oft nur in wenigen genetischen Details von gesunden Körperzellen. Auch virusinfizierte Zellen sind äußerlich meist kaum von ihren gesunden Nachbarn zu unterscheiden. Dennoch können sie erheblichen Schaden anrichten.

Ein besonders bekanntes Beispiel ist HIV. Moderne Medikamente können die Vermehrung des Virus heute sehr effektiv unterdrücken. Vollständig heilen lässt sich die Infektion jedoch bislang nicht, da einzelne infizierte Zellen als sogenannte Virusreservoire im Körper verbleiben können. Ähnliche Probleme finden sich auch bei anderen chronischen Virusinfektionen wie Hepatitis B.

Eine wichtige Forschungsfrage lautet daher: Wie lassen sich genau diese problematischen Zellen gezielt erkennen und ausschalten, ohne gleichzeitig gesundes Gewebe zu schädigen? Bislang kommen dafür vor allem Medikamente, Bestrahlung oder körpereigene Immunzellen zum Einsatz. Diese Verfahren sind durchaus wirksam, aber eben nicht exakt. Oft werden neben den gewünschten Zielzellen auch gesunde Zellen in Mitleidenschaft gezogen. Die Suche nach Methoden, die unerwünschten Zellen möglichst präzise identifizieren und beseitigen können, gehört deshalb zu den großen Herausforderungen der modernen Medizin.

Ein ungewöhnliches CRISPR-System

Wenn von CRISPR die Rede ist, denken die meisten Menschen an eine molekulare Schere, mit der sich DNA gezielt verändern lässt. Genau genommen bezeichnet CRISPR jedoch ein natürliches Abwehrsystem von Bakterien. Zum System gehören kleine RNA-Moleküle, die bestimmte genetische Sequenzen erkennen können, sowie sogenannte Cas-Enzyme, die diese Zielsequenzen anschließend zerschneiden. In der Biotechnologie machen sich Forschende dieses Prinzip zunutze. Die RNA dient dabei als eine Art molekulare Suchanfrage, die das gewünschte Ziel findet, während das Cas-Enzym die eigentliche Arbeit übernimmt. Besonders bekannt sind die Enzyme Cas9 und Cas12a. Sie erkennen eine vorgegebene DNA-Sequenz und schneiden dort den DNA-Strang durch. Anschließend können Gene verändert werden.

Die in der aktuellen Studie untersuchte Nuklease Cas12a2 verhält sich jedoch deutlich anders. Auch Cas12a2 stammt ursprünglich aus dem Immunsystem von Bakterien. Dort dient sie aber gezielt der Abwehr von Viren. Frühere Arbeiten hatten bereits gezeigt, dass dieses Enzym nach seiner Aktivierung nicht bei einem einzelnen präzisen Schnitt stehen bleibt. Stattdessen gerät es gewissermaßen in einen molekularen Alarmzustand. Sobald Cas12a2 seine Zielsequenz erkannt hat, beginnt es nicht nur diese zu zerstören, sondern greift zahlreiche weitere DNA- und RNA-Moleküle innerhalb der Zelle an. Für das einzelne betroffene Bakterium hat das drastische Folgen, denn lebenswichtige Prozesse brechen zusammen und die Zelle stirbt. Auf den ersten Blick wirkt diese Strategie also wenig sinnvoll. Für die gesamte Bakteriumpopulation bietet sie jedoch einen entscheidenden Vorteil. Indem die infizierte Zelle ausgeschaltet wird, wird verhindert, dass sich das Virus weiter vermehren und auf andere Bakterien ausbreiten kann.

Die Forschenden fragten sich deshalb, ob sich dieser natürliche Selbstzerstörungsmechanismus nicht auch gezielt für menschliche Zellen nutzen lässt. Könnte man Cas12a2 so programmieren, dass es ausschließlich Zellen angreift, die ein bestimmtes krankheitsrelevantes Merkmal tragen?

Vom Prinzip zum Experiment

Um zu untersuchen, ob sich Cas12a2 tatsächlich zur gezielten Eliminierung menschlicher Zellen eignet, testeten die Forschenden das System zunächst in Hefezellen. Bereits dort zeigte sich, dass die Aktivierung von Cas12a2 die definierten Zielzellen zuverlässig ausschaltete. Anschließend übertrugen die Forschenden das System auf menschliche Zellen. Dafür verwendeten sie sogenannte HeLa-Zellen, eine der am häufigsten genutzten menschlichen Zelllinien in der biomedizinischen Forschung. HeLa-Zellen stammen ursprünglich übrigens aus einem Gebärmutterhalskrebs der US-Amerikanerin Henrietta Lacks. Aus den ersten beiden Silben ihres Vor- und Nachnamens leitet sich auch die Bezeichnung „HeLa“ ab. Die Zellen können sich unbegrenzt vermehren und bilden so eine unsterbliche stabile Zellinie.

Ein Teil dieser Zellen wurde gentechnisch so verändert, dass sie das grün fluoreszierende Protein GFP (Green Fluorescent Protein) produzierten. GFP stammt ursprünglich aus einer Qualle und leuchtet unter bestimmten Lichtbedingungen grün. Durch diesen sichtbaren Marker konnten die Forschenden genau kontrollieren, welche Zellen GFP produzierten und damit auch die entsprechende GFP-RNA enthielten. Andere Zellen besaßen diese RNA dagegen nicht. Cas12a2 wurde nun so programmiert, dass es gezielt die GFP-RNA erkennt. Dadurch ließ sich sehr präzise überprüfen, ob das System tatsächlich nur diejenigen Zellen angreift, die grün leuchten, also das gewünschte Zielmolekül enthalten. Das Ergebnis war eindeutig. Sobald die Ziel-RNA vorhanden war, wurden die entsprechenden Zellen innerhalb weniger Tage nahezu vollständig eliminiert. Wurde dagegen eine Kontroll-RNA verwendet oder fehlte die Zielsequenz, blieben die Zellen weitgehend unbeeinträchtigt.

Die Forschenden beschränkten sich jedoch nicht auf dieses Modellsystem. In weiteren Experimenten richteten sie Cas12a2 gegen verschiedene natürlich vorkommende RNA-Moleküle in menschlichen Krebszelllinien. Dazu gehörten unter anderem Transkripte der Gene KRAS, EGFR und TP53, die bei zahlreichen Tumorerkrankungen eine wichtige Rolle spielen. Auch hier zeigte sich, dass Zellen mit dem jeweiligen Zieltranskript gezielt ausgeschaltet werden konnten. Das System erwies sich insgesamt als bemerkenswert selektiv. Auch in Mischkulturen gelang es, gezielt nur diejenigen Zellen zu entfernen, die das definierte Zieltranskript produzierten. Andere Zellen in derselben Kultur konnten weiter wachsen und zeigten keine erkennbaren Schäden. In einem Experiment wurden beispielsweise GFP-positive Zellen nahezu vollständig aus einer gemischten Zellpopulation entfernt, während die übrigen Zellen unbeeinträchtigt blieben.

Welche Bedeutung haben die Ergebnisse?

Die Studie befindet sich noch klar im Bereich der Grundlagenforschung. Sämtliche Experimente wurden in Zellkulturen durchgeführt. Von einer Anwendung bei Patienten sind wir noch sehr weit entfernt. Dennoch zeigt die Arbeit, dass sich einzelne Zellen anhand ihrer molekularen Eigenschaften erstaunlich präzise erkennen und gezielt ausschalten lassen. Genau darin liegt die eigentliche Bedeutung der Studie. Viele Erkrankungen werden von vergleichsweise kleinen Zellpopulationen verursacht, die sich zwischen einer Vielzahl gesunder Zellen verbergen. Bislang ist es oft schwierig, diese Zellen gezielt zu beseitigen, ohne dabei auch gesundes Gewebe zu schädigen. Ob Cas12a2 eines Tages tatsächlich als Therapie eingesetzt werden kann, um unerwünschte Zellen gezielt zu eliminieren, ist derzeit völlig offen. Bevor daran zu denken ist, müssen zahlreiche Fragen zur Sicherheit, Wirksamkeit und gezielten Verabreichung geklärt werden. Die Studie zeigt jedoch eindrucksvoll, wie weit die molekularbiologische Forschung inzwischen gekommen ist. 

Quelle:

Scholz, P., Thompson, J., Crosby, K. T., Fauth, T., Krah, N. M., Schlauderaff, G., Back, R., Berkheimer, Z. A., Jolley, A., Sombroek, D., Medert, R., Zurek, C., Dmytrenko, O., Wilson, E., Schut, F. T., Rutter, J., Zhang, X., Krohn, M., Jackson, R. N., Beisel, C. L., … Liu, Y. (2026). RNA-triggered cell killing with CRISPR-Cas12a2. Nature, 655(8121), 230–239. https://doi.org/10.1038/s41586-026-10466-y