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RISR, SPIDR, DVR? Wie die Genschere CRISPR zu ihrem Namen kam

CRISPR ist heute einer der bekanntesten Abkürzungen in Bio- und Gentechnologie. Doch das war mal anders. In den Anfangsjahren herrschte die reine Namensverwirrung. Bis zwei junge Forscher sich daran machten, dies zu ändern.

31.03.2021
10 Minuten
2002 erfuhr die Welt vom Namen CRSPR. Zwei Wissenschaftler hatten sich darauf geeinigt, nachdem es zuvor viele andere Abkürzungen wie SPIDR, DVR, SRSR oder DR gegeben hatte.

Die Fantastischen Vier hätten mächtig Spaß gehabt. Die Rapper toben sich 1999 in ihrer Hitsingle „Mfg“ im Meer der Akronyme aus:

ARD, ZDF, C&A / BRD, DDR und USA

BSE, HIV und DRK / GbR, GmbH – ihr könnt mich mal

Hätten sie damals einen Blick auf die Forschung zu diesem obskuren DNA-Muster geworfen, das heute als CRISPR bekannt ist, sie hätten aus dem Vollen schöpfen können. Wissenschaftlerïnnen weltweit erfinden in den neunziger Jahren und zur Jahrtausendwende so viele verschiedene Bezeichnungen für das eigenartige repeats-spacer-Muster, dass man leicht den Überblick verliert. Jeder, der die Wiederholungssequenzen und die etwa gleichlangen Zwischenstücke im Genom ihrer Einzeller entdeckt, benennt sie neu. Ein Wildwuchs an zungenbrechenden Abkürzungen entsteht:

  • DR (direct repeats)
  • DVR (direct variable repeats)
  • TREP (tandem repeats)
  • LTRR (long tandemly repeated repetitive sequences)
  • SRSR (short regularly spaced repeats)
  • LCTR (large clusters of tandem repeats)
  • SPIDR (spacer interspersed direct repeats)

Im Jahr 2000 tauft der spanische Mikrobiologe Francisco Mojica von der Universität Alicante die DNA-Strukturen in einer ersten Übersichtsarbeit als SRSR (short regularly spaced repeats) (siehe die #CRISPRhistory Folge 9.2: „Francisco Mojicas 'Salt Lovers’ und der Beginn der CRISPR-Forschung“). Fünf Jahre zuvor hatte er sie selbst noch als TREP (tandem repeats) bezeichnet (siehe Folge 9.1). Mojicas bahnbrechende Übersicht im Fachblatt Molecular Microbiology (PDF) zeigt erstmals, dass die prägnanten DNA-Muster aus repeat- und spacer-Sequenzen in den Genomen verschiedener Bakterien und Archaeen keine Kuriosität sind, sondern dass es offensichtlich weiter verbreitet ist. Es ist etwas, das sich zu erforschen lohnt.

Zum gleichen Ergebnis kommt auch der niederländische Biochemiker Jan van Embden vomRijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM) im rund zweitausend Kilometer nördlich gelegenen Bilthoven nahe Utrecht. Er erforscht das DNA-Muster in seinem Labor seit Anfang der neunziger Jahre beim Tuberkulose-Erreger Mycobacterium tuberculosis. Zunächst nur, um ein diagnostisches Tool zu entwickeln, das Spoligotyping, das in der Bekämpfung der tödlichen Schwindsucht wichtig wird. Doch als Wissenschaftler ist er natürlich neugierig genug, um mehr über so ein einzig- und eigenartiges DNA-Muster herausfinden zu wollen. Er entwirft sogar ein evolutionsbiologisches Szenario, wie es einst in den Einzellern entstanden sein könnte. Van Embden publiziert seine Ideen im selben Jahr, in dem Mojicas Übersichtsarbeit erscheint (siehe die #CRISPRhistory Folge 7: „CRISPR, Tuberkulose und die Suche des Jan van Embden).

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CRISPR kommt bei vielen Bakterien und Archaeen vor

Auch der Niederländer fragt sich schon Mitte der neunziger Jahre, ob das Muster ein Kennzeichen „seiner” Tuberkel-Bakterien ist oder ob es weiter verbreitet ist. Daher setzt er einen Studenten daran, das Muster in den allmählich wachsenden Genomdatenbanken zu suchen, in denen sich neben vielen Teilsequenzen immer mehr vollständige DNA-Sequenzen der Lebewesen einfinden. Allerdings bringt der Student das Projekt nicht zu Ende; van Embden erinnert sich heute nicht mehr, warum.

Ein dreißigjähriger Post-Doktorand von der nahegelegenen Universität Utrecht, Ruud Jansen, übernimmt 1997 den Job und erweist sich als äußerst erfolgreich; er weist das DNA-Muster bei noch mehr Bakterien und Archaeen nach als Francisco Mojica und präsentiert erste Ergebnisse noch vor dessen praktisch zeitgleich mit dessen Übersichtsartikel auf einer Konferenz in Paris (siehe das kommende Kapitel „Ruud Jansen und die Entdeckung von Cas”).

Wie alle anderen vor ihm, lässt sich Jansen einen eigenen Namen für das DNA-Muster einfallen, um dessen wachsender Bedeutung Ausdruck zu verleihen: aus dem einfachen DR (direct repeats), dem Namen, den van Embdens Arbeitsgruppe bisher verwendet hatte, wird: SPIDR (spacer interspersed direct repeats). Dieser Titel hebt die spacer-Sequenzen auf eine Stufe mit den repeat-Sequenzen. Damit unterstreicht Jansen, dass sie ein wichtiger Bestandteil des Musters sind, auch wenn niemand weiß, welchen Zweck sie erfüllen, außer die repeats auf Abstand zu halten.

Jansen stößt während seiner Recherchen auf die Arbeiten von Francisco Mojica, der das Muster bei den salzliebenden Archaeen Haloferax mediterranei und volcanii entdeckt hatte. Er schreibt dem Spanier eine E-Mail. Die beiden sind zu dieser Zeit die einzigen Forscher weltweit, die sich so intensiv mit dem neuen DNA-Muster beschäftigen. Und so kommen Mojica und Jansen überein, die Namensverwirrung aufzulösen. Sie einigen sich darauf, einen neuen, prägnanten Namen zu finden, den sie beide künftig verwenden wollen.

Ruud Jansen (li) und Francisco Mojica (re.) waren sich einig, dass sie einen neuen, prägnanten Namen brauchten, um all die anderen Bezeichnungen zu ersetzen. Vor CRISPR gab es Abkürzungen wie LCTR, DR, DVR, LTRR, TREP, SPIDR, SRSR.
Ruud Jansen (li) und Francisco Mojica (re.) waren sich einig, dass sie einen neuen, prägnanten Namen brauchten, um all die anderen Bezeichnungen zu ersetzen.

CRISPRs Name: Es soll einfach und prägnant sein

Francisco Mojica wird dabei – zumindest nach seiner Erinnerung – die Ehre zuteil, den entscheidenden Einfall gehabt zu haben. Und seiner Frau gebührt danach das Verdienst, ihm den entscheidenden „Stups“ gegeben zu haben, denn so richtig gefällt Mojica der Name nicht: „CRISPR war das Ergebnis meines Herumspielens mit den Anfangsbuchstaben der Worte, mit denen wir in unserem 2000er Fachartikel die repeats-Familie beschrieben hatten“, erklärt er mir. Dort hatte er sie als SRSR (Short Regularly Spaced Repeats) bezeichnet.

Seiner Vorstellung nach soll der neue Name ein einzigartiges, einfacher klingendes und aussprechbares Akronym sein. „Tatsächlich war es am Ende dann die umfassendste Variante von mehreren kürzeren Alternativen, die mir einfielen“, sagt Mojica. Die einzige andere Variante, an die er sich erinnert, ist RISR (Regularly Interspaced Short Repeats). CRISPR ist die längste Abkürzung, weil sie auf zwei zusätzliche Eigenschaften des DNA-Musters verweist, die in den bisherigen Akronymen kaum berücksichtigt worden waren.

Weil zur Jahrtausendwende noch niemand weiß, wozu Bakterien und Archaeen diese DNA-Sequenzen nutzen, beschreiben die sechs Buchstaben eben nur typische Eigenschaften dieser Sequenz, aber keine Funktionen.

CRISPR steht für:

Clustered regularly interspaced short palindromic repeats

  • Denn das Muster bildet Gruppen (cluster): clustered.
  • Die Wiederholungen (repeats) sind in regelmäßigen Abständen unterbrochen: regularly interspaced.
  • Es sind kurze Wiederholungssequenzen: short (..) repeats.
  • Und es gibt palindromische (siehe Grafik) Abschnitte in diesen repeats: palindromic.

Tatsächlich mag Mojica den Namen CRISPR nicht besonders, „weil es eine lange Abkürzung ist und Wörter im Englischen ähnelt, deren Bedeutung nichts mit den Eigenschaften von DNA zu tun haben, was in die Irre führen könnte”, schreibt er mir später.

An dieser Stelle kommt seine Frau ins Spiel: CRISPR fällt ihm abends auf dem Heimweg vom Labor aus ein, aber er ist unschlüssig, daher braucht er eine zweite Meinung und fragt seine Frau. Ihr gefällt CRISPR auf Anhieb: „Ich finde, der Name hat einen schönen Klang“, soll sie spontan gesagt haben. Laut Buchautor Walter Isaacson meint Mojicas Frau zudem: „Klingt wie ein toller Name für einen Hund. Crispr, Crispr, komm’ her, Hündchen!” Mojica stimmt zu. CRISPR klinge eher freundlich als einschüchternd – anders als etwa SPIDR, der Name des niederländischen Kollegen. Das fehlende ‚E’ verleiht beiden Begriffen einen futuristischen Anstrich.

Der Spanier schreibt Ruud Jansen wieder eine E-Mail, (siehe sehen sich in dieser Zeit kein einziges Mal persönlich) und schlägt CRISPR vor (und wohl auch RISR). Dem Niederländer gefällt CRISPR sofort.

„Er schien es zu lieben“ sagt Mojica, „vielleicht auch ein wenig beeinflusst durch das ‚C’ an der ersten Stelle, was ein eigenes Akronym für die verbundenen Cas-Gene einzubringen schien.“ (siehe dazu das kommende Kapitel: „Ruud Jansen und die Entdeckung von Cas.“)

Mojica hingegen findet den Namen bis heute etwas unpassend, aus vielerlei Gründen: „Vor allem, weil das ‚P’ für palindromisch nicht immer zutreffend ist. Wir wissen heute, dass es auch nicht-palindromische CRISPR gibt“, schreibt er. Außerdem sei der Name dem spanischen krispar zu ähnlich. Das heißt auf Deutsch „lästig” oder „nervig”. Viele Spanier sprechen CRISPR ganz ähnlich aus wie krispar: „krees paar”. Manche sagen auch „krispies”, was Mojica ganz besonders nervt.

Doch inzwischen sei es zu spät, den Namen zu verbessern. „Wie auch immer", schreibt er mir, „so schlecht klingt er jetzt auch wieder nicht.“ Er kann inzwischen ganz gut damit leben, so scheint, nachdem es inzwischen in aller Munde ist.

Und auch wenn der Name nichts über die Funktion der Genschere aussagt, weil Mojica und andere Forscherïnnen diese erst ein paar Jahre später entdecken werden, passt CRISPR auf gewisse Weise dennoch. Denn wer schon mal einen Kühlschrank mit einem Frischhalte-Abteil für Salat und Gemüse gekauft hat, kennt vielleicht einen ähnlichen Begriff: die Crisper-Box. Etwas aufzubewahren, das kommt der Funktion von CRISPR schon recht nahe: Es ist ein Ort im Genom des Bakteriums, an dem Viren-DNA, die aus vergangenen Infektionen stammt, eingelagert und schön „frisch“ gehalten wird, bis zum nächsten Angriff der Viren.

Ein ganz besonderer Vorteil

2001 also taufen Jansen und Mojica das DNA-Muster ‚CRISPR’. Jansens Begeisterung kommt in einer E-Mail vom 21. November 2001 zum Ausdruck, die Mojica noch heute gerne präsentiert:

„Lieber Francis, was ist CRISPR für ein tolles Akronym.

Ich merke, dass jeder Buchstabe, der in den Alternativen entfernt wurde, das Ganze weniger knackig macht, sodass ich das schmissigere CRISPR den SRSR und SPIDR vorziehe.

Auch nicht unwichtig ist die Tatsache, dass in der Medline CRISPR ein eindeutiger Eintrag ist, was bei manchen anderen, kürzeren Akronymen nicht der Fall ist.“

Der älteste Artikel zu CRISPR in dieser biomedizinischen Literatur-Datenbank ist dann auch der Beitrag, den das niederländische Team um Jansen bei Molecular Microbiology einreicht (siehe die kommende #CRISPRhistory-Folge 11.2: „Ruud Jansen und die Entdeckung von Cas). Ihr Artikel wird im Dezember 2001 angenommen und am 25. April 2002 in Band 43, Ausgabe 6 auf den Seiten 1565 bis 1575 veröffentlicht.

Fünfzehn Jahre nach seiner ersten Beschreibung durch die Japaner Ishino und Nakata bekommt das eigenartige DNA-Muster seinen Namen (siehe die #CRISPRhistory-Folge 6: CRISPR-Beginn: Herr Ishino und die wunderbare Ahnungslosigkeit). Niemand konnte ahnen, dass diese „knusprige“ Buchstabenfolge in den nächsten zwei Jahrzehnten eine der berühmten, nobelpreisgekrönten biomedizinischen Abkürzungen werden wird, genau wie DNA, RNA oder PCR.

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Ausschnitt aus der Zusammenfassung des Fachartikels von Ruud Jansen und seinem Team in Molecular Microbiology mit der Stelle, an der erstmals der neue Name CRISPR vorgestellt wird (gelb markiert).
Ausschnitt aus der Zusammenfassung des Fachartikels von Ruud Jansen und seinem Team in Molecular Microbiology mit der Stelle, an der erstmals der neue Name CRISPR vorgestellt wird.

Ruud Jansen und sein Autorenteam, darunter sein Chef Jan van Embden, stellen den neuen Namen gleich in der Zusammenfassung des Artikels vor: „Um ihre charakteristische Struktur zu würdigen, werden wir diese Familie als „clustered regularly interspaced short palindromic repeats” (CRISPR) bezeichnen.

Auf der dritten Seite erklären sie dann kurz ihre Motivation und ihr Vorgehen: „Jedes Mitglied dieser Familie von repeats wurde von den ursprünglichen Autoren anders bezeichnet, was zu einer verwirrenden Nomenklatur führte. Um den Zusammenschluss dieser Klasse von repeats als eine Familie anzuerkennen und eine verwirrende Nomenklatur zu vermeiden, haben sich Mojica et al. und unsere Forschungsgruppe darauf geeinigt, in diesem Bericht und in zukünftigen Veröffentlichungen das Akronym CRISPR zu verwenden, das die charakteristischen Merkmale dieser Familie der ‚clustered regularly interspaced short palindromic repeats’ widerspiegelt.

Francisco Mojica steht nicht in der Autorenzeile, wird aber am Ende mit einer Würdigung bedacht: „Ein Vergnügen waren uns die erfreulichen Diskussionen mit Francisco Mojica von der Universität Alicante, Spanien, über die Umbenennung der CRISPRs.

Ausschnitt aus dem Fachartikel von Jansen et al. mit der Danksagung an Francisco Mojica in gelb markiert: "We enjoyed pleasant discussions with Francisco Mojica of University of Alicante, Spain, about the renaming of CRISPRs.
Die Danksagung von Jansens Team an Francisco Mojica am Ende des Artikels.

Die andere Version der Geschichte

Damit könnte die Geschichte von CRISPRs Taufe zu Ende erzählt sein.

Doch – zumindest aus Ruud Jansens Sicht – ist sie weniger eindeutig als sie im Allgemeinen erzählt wird. Der Niederländer ist sich nämlich gar nicht so sicher, wer vor rund zwei Jahrzehnten den entscheidenden Einfall hatte.

In unserer allerersten Korrespondenz präsentiert er sich selbst als Schöpfer des Namens: „Das SRSR-Akronym [der Name, den Mojica verwendete, Anm. des Autors] war meiner Meinung nach nicht „sexy” und so entwickelte ich das Akronym Crispr, als Alternative für SPIDR [das Jansen bis dahin verwendet hatte, Anm. des Autors]. Darauf hatte sich Francisco nicht eingelassen (obwohl es mir gefiel). (…) Crispr war damals völlig einzigartig und ergab keine Treffer in Pubmed, und es klingt natürlich viel besser, es klingt knackig und würzig, wenn nicht sogar knusprig.”

Sein spanischer Kollege präsentiere zwar immer jene E-Mail, in der sich Jansen so begeistert über den Namen äußerte, aber er zeige nie den gesamten Mail-Austausch.

Ich frage zurück, ob er diese allerersten E-Mails heraussuchen könne. Er findet zwar die zwanzig Jahre alten Dateien, schreibt er mir, nur leider in einem heute unleserlichen Format. „Wie auch immer, wenn Mojica der Erfinder des CRISPR-Akronyms wäre, warum war er dann kein Co-Autor [unseres Fachartikels, Anm. d. Autors]?”

Aber wird man wirklich gleich Autor, nur weil man einen Namen erfindet?, frage ich mich.

Er mache sich heute nicht mehr allzu viele Gedanken über CRISPR und die Namensgebung, schreibt er mir. Aber er will seinen Beitrag augenscheinlich gewürdigt wissen: „Ich bin stolz darauf, das Forschungsgebiet Crispr ins Leben gerufen zu haben. Ich habe den Samen gepflanzt und daraus ist ein großer Baum erwachsen, der von vielen großartigen Forschern gehegt und gepflegt wird.”

Das klingt zwar ein wenig großspurig, denn Jansen und die anderen Niederländer um Jan van Embden finden in den Geschichten über CRISPR/Cas bisher kaum so viel Erwähnung wie der Spanier. Aber Jansens Beitrag und der des niederländischen Teams werden bisher womöglich unterschätzt. Jansens Arbeit ist der krönende Abschluss der niederländischen Forschungs-Linie um Jan van Embden. Der Molekularbiologe kommt unabhängig von Mojica zu den gleichen Ergebnissen – und er setzt sogar noch einen drauf: Jansen wird entdecken, was CRISPR erst zu CRISPR und Cas macht (siehe die kommende #CRISPRhistory-Folge 11.2: „Ruud Jansen und die Entdeckung von Cas).

Tatsache ist: Jansens Arbeit und die Forschung der niederländischen Linie um Jan van Embden ist für die CRISPR-Forschung eine genauso solide Basis als Start für die Erfolgsgeschichte wie die von Francisco Mojica – sie wird bisher nur kaum erzählt (siehe die #CRISPRhistory Folge 7: CRISPR, Tuberkulose und die Suche des Jan van Embden).

Es ist ein erstes Beispiel für eine der zahlreichen parallelen Entwicklungen, wie es sie in der Geschichte der Erforschung von CRISPR/Cas9 immer wieder geben wird.

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Marcus Anhäuser

Marcus Anhäuser

Marcus Anhäuser arbeitet seit mehr als zwanzig Jahren als Wissenschafts- und Medizinjournalist und war als freier Autor und Redakteur für verschiedene regionale und überregionale Medien wie Süddeutsche Zeitung, Spiegel Online, Handelsblatt oder National Geographic Deutschland tätig. Die letzten Jahre unterstützt der gelernte Biologe als Leitender Redakteur beim Projekt Medien-Doktor.de KollegInnen bei der Medizin- und Ernährungsberichterstattung. Die Wissenschaftsserie #CRISPRhistory auf Riffreporter.de ist seine bisher umfassendste Recherche und Geschichte. Daneben produziert er Podcasts wie zuletzt den BücherRausch für die Städtischen Bibliotheken Dresden.

Bei den Flugbegleitern sind außerdem seine Hörstücke aus der Natur Die Geschichte vom Tröten im Walde und Biberland bei den Flugbegleitern zu hören.

Foto: Marc Hillesheim


#CRISPRhistory

Mit dieser Schere soll vieles möglich werden, was bisher kaum denkbar war: Erbkrankheiten heilen, Krebs besiegen, Nutzpflanzen widerstandsfähiger und ertragreicher machen und auf den Klimawandel vorbereiten. WissenschaftlerInnen in den Laboren dieser Welt haben auf ein Werkzeug wie die Gen-Schere CRISPR/Cas9 nur gewartet, weil sie so präzise, so einfach und so billig ist. Aber was ist dieses CRISPR/Cas9 eigentlich? Wo kommt sie her? Wer hat sie entdeckt? Und was bedeutet CRISPR/Cas9 genau?

In einer mehrteiligen Wissenschaftsserie erzählt Marcus Anhäuser die Biografie der Gen-Schere CRISPR/Cas9. Die Geschichte vor dem Hype. Eine Zeitreise in die Welt der Wissenschaft, der Labore und der molekularen Kriegsführung zwischen Bakterien und Viren. Ihr lernt die Meilensteine wie auch die Flops der internationalen CRISPR/Cas-Forschung kennen, auf dem Weg zu einem Werkzeug, das unsere Welt verändern wird.

Serien-Updates: Hinweise auf die jeweils neueste Folge gibt's per Newsletter (kostenfrei, inkl. zusätzlicher Infos und Ankündigungen, Link folgt) und sozialer Medien: Twitter, Facebook, Instagram.

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Lektorat: Dr. Peter Spork
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