Guide-RNA, PAM und Reparaturwege sicher unterscheiden — und Chancen und Grenzen der Gentherapie begründet abwägen.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Das Werkzeug CRISPR/Cas9
AFB I
Ordnen Sie jedem Bestandteil bzw. Vorgang seine Rolle zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Die Guide-RNA liefert die Adresse, die PAM ist die Andockbedingung, Cas9 das Schneidewerkzeug. Die Reparatur übernimmt die Zelle selbst — entweder fehleranfällig direkt (NHEJ) oder nach Vorlage (HDR).
Suchen oder schneiden?
NHEJ und HDR sind Reparaturwege der Zelle, keine Teile der Genschere.
A2
Somatisch oder Keimbahn?
AFB I
Geben Sie an, ob die Aussage auf die somatische Gentherapie oder auf die Keimbahntherapie zutrifft.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Aussage
somatisch
Keimbahn
Blutstammzellen eines Patienten werden im Labor verändert.
Eine befruchtete Eizelle wird vor der Einnistung verändert.
Netzhautzellen erhalten per Virus eine intakte Genkopie.
Die Veränderung wird an alle Nachkommen weitergegeben.
in Deutschland durch das Embryonenschutzgesetz verboten
in der EU bereits als Arzneimittel zugelassen
Maßgeblich ist, welche Zellen verändert werden: Körperzellen (somatisch) oder Zellen, aus denen Nachkommen entstehen (Keimbahn). Zugelassene Therapien wie Luxturna oder Casgevy sind somatisch.
Fragen Sie: Entsteht aus der veränderten Zelle ein neuer Mensch?
Drei Aussagen passen zu jeder Spalte.
A3
Was braucht ein gezielter Austausch?
AFB I
Nennen Sie alle Komponenten, die für einen gezielten Austausch einer DNA-Sequenz mit CRISPR/Cas9 und HDR benötigt werden.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Primer braucht die PCR, Reverse Transkriptase die Umschreibung von RNA in DNA — beides gehört nicht zur Genschere. Die Reparatur selbst leisten die Enzyme der Zelle.
Vier Antworten sind richtig.
Ohne Vorlage käme nur NHEJ in Frage.
A4
Der Weg einer Ex-vivo-Therapie
AFB II
Beschreiben Sie den Ablauf einer Behandlung mit Casgevy, indem Sie die Schritte ordnen.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Blutstammzellen werden mobilisiert und aus dem Blut des Patienten gesammelt.
2Im Labor schneidet Cas9 mit einer Guide-RNA den Enhancer von BCL11A.
3Eine Chemotherapie zerstört die verbliebenen Stammzellen im Knochenmark.
4Die veränderten Stammzellen werden per Infusion zurückgegeben.
5Die Zellen siedeln sich im Knochenmark an, neue rote Blutzellen bilden fetales Hämoglobin.
Ex vivo heißt: Die Veränderung geschieht außerhalb des Körpers. Die Chemotherapie schafft im Knochenmark Platz, damit sich die veränderten Stammzellen durchsetzen — sie ist einer der belastendsten Schritte.
Zuerst müssen die Zellen aus dem Körper heraus.
Das Knochenmark muss geleert werden, bevor die veränderten Zellen zurückkommen.
A5
Warum hilft fetales Hämoglobin?
MixAFB II
Erklären Sie, warum die Bildung von fetalem Hämoglobin Sichelzellkranken hilft, indem Sie den Lückentext vervollständigen — zwei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Bei der Sichelzellanämie führt eine Punktmutation dazu, dass in der β-Kette statt Glutaminsäure eingebaut wird. Fetales Hämoglobin besteht aus zwei α- und zwei ; es enthält also keine veränderten und verklumpt nicht. Nach der Geburt unterdrückt der Transkriptionsfaktor die γ-Globin-Gene. Zerstört man einen , der BCL11A in roten Vorläuferzellen aktiviert, wird wieder HbF gebildet.
Die Therapie verbindet drei Themen: Punktmutation und Folgen (Abschnitt 3.2), Steuerung der Genexpression durch Transkriptionsfaktoren und Enhancer (Abschnitt 3.2) und die Genschere. Der Promotor wird nicht verändert, sonst fiele BCL11A in allen Zellen aus.
Denken Sie an die Mutation aus Abschnitt 3.2: GAG → GTG.
Ein Enhancer verstärkt die Transkription eines Gens — hier gewebespezifisch.
A6
Zwei Wege der Reparatur
AFB II
Vergleichen Sie NHEJ und HDR, indem Sie die Merkmale einordnen.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1NHEJ
2HDR
NHEJ arbeitet schnell und ohne Vorlage, aber ungenau — ideal zum Ausschalten. HDR ist präzise, braucht aber eine Vorlage und ist fast nur in der S- und G2-Phase aktiv, wenn ein Schwesterchromatid als natürliche Vorlage vorhanden ist.
Welcher Weg kann Information von außen übernehmen?
Zum Ausschalten reicht eine fehlerhafte Reparatur.
A7
Trickaufgabe: Geheilt und trotzdem vererbt
TrickAFB II
Aylin wurde als Jugendliche erfolgreich mit Casgevy behandelt; vorher war sie homozygot für das Sichelzell-Allel. Ihr Partner ist gesunder Anlageträger. Ermitteln Sie die Wahrscheinlichkeit, dass ihr erstes Kind an Sichelzellanämie erkrankt.
Schieben Sie den Regler auf Ihre Antwort — Pfeiltasten bewegen ihn schrittweise. Nach dem Prüfen sehen Sie den Trefferbereich.
0 %100 %
Casgevy verändert nur Blutstammzellen, nicht die Keimbahn — und es entfernt die Mutation gar nicht. Aylins Eizellen tragen weiterhin nur das Sichelzell-Allel. Mit einem heterozygoten Partner gilt: aa × Aa → 1/2 aa. Die Falle: „Sie ist geheilt, also 0 %“ oder „1/4 wie bei zwei Anlageträgern“.
Welche Zellen hat die Therapie verändert — und welche nicht?
Aylin gibt in jedem Fall ein Sichelzell-Allel weiter.
A8
Ein Zeitungsartikel im Faktencheck
AFB III
Ein Online-Magazin berichtet über Casgevy. Überprüfen Sie die Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Drei Aussagen sind falsch: Mechanismus (kein Austausch), Verabreichung (ex vivo) und Vererbung (somatisch). Richtig sind Zulassung, Chemotherapie und das Off-Target-Risiko.
Prüfen Sie Mechanismus, Ort der Veränderung und Vererbung.
Drei Zeilen sind falsch.
A9
Welches Verfahren passt?
AFB III
Vier Forschungsteams planen eine Therapie. Entscheiden Sie jeweils, welches Verfahren sich am besten eignet.
Spielen Sie den Weg Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
Die Wahl hängt vom Ziel (ausschalten, korrigieren, ergänzen) und vom Zelltyp ab: Teilen sich die Zellen, verdünnen sich nicht integrierte AAV-Kopien; teilen sie sich nicht, funktioniert HDR kaum.
Ausschalten, korrigieren oder ergänzen?
Teilt sich die Zielzelle?
A10
Somatisch gegen Keimbahn abwägen
AFB III
Diskutieren Sie somatische Gentherapie und Keimbahntherapie, indem Sie die Argumente zuordnen: nur somatisch, beide oder nur Keimbahn.
Ordnen Sie jedes Merkmal einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 nur somatisch
2 beide
3 nur Keimbahn
Der entscheidende Unterschied ist die Vererbung: Nur bei der Keimbahntherapie betreffen Nutzen und Risiken Menschen, die nicht einwilligen können. Technische Risiken und Kostenfragen gelten für beide.
Wer trägt die Folgen — nur der Patient oder auch seine Nachkommen?
