Pluripotente Stammzellen haben das Potential, in unterschiedliche Zelltypen zu differenzieren und können genutzt werden, um organähnliche Mikrostrukturen zu generieren. Somit können molekulare Unterschiede verschiedenster künstlich differenzierter Gewebe, etwa zwischen Mensch und Schimpanse, anhand von pluripotenten Ausgangszellen untersucht werden. Da die Genome unserer nächsten ausgestorbenen Verwandten Neandertaler und Denisovaner aus konservierter DNA in alten Knochen sequenziert wurden, könnten ebenso Unterschiede zwischen Mensch und diesen Spezies oder dem letzten gemeinsamen Vorfahren untersucht werden. Dies erfordert jedoch die Generierung neandertalisierter Stammzellen durch künstliche Integration von Neandertalerallelen in humane Stammzellen, etwa durch die CRISPR Genomeditierungstechnik. Durch CRISPR kann ein DNA-Doppelstrangbruch an einer gewünschten Stelle im Genom eingefügt werden. Die zelluläre Reparatur des Doppelstrangbruchs ermöglicht dann die Editierung des Genoms. Basierend auf einer DNA-Matrize, die die gewünschte Modifikation trägt, kann das Genom an dieser Stelle präzise editiert werden. Die Effizienz präziser Editierung ist jedoch sehr niedrig im Vergleich zu unpräziser Reparatur. Um möglichst effizient neandertalisierte Stammzellen generieren zu können, wurden im Zuge dieser Doktorarbeit Methoden entwickelt, welche die präzise Genomeditierungseffizienz drastisch steigern. Zum einen wurde aus mehreren niedermolekularen Substanzen, welche mit Proteinen der DNA-Reparaturen interagieren, ein optimierter Mix entwickelt. Weiterhin konnte durch eine Mutation in einem zentralen Reparaturprotein die Effizienz für die Editierung eines einzelnen Gens auf 87% erhöht werden. Diese hohe Effizienz ermöglicht erstmals die präzise homozygote Editierung von vier Genen auf einmal in ein und derselben Zelle

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