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Mittwoch, 17. August 2016

"Dafür gibt es den Nobelpreis": Gen-Schere erlaubt Eingriff ins Erbgut

In der Forschungsgeschichte gibt es Momente, die alles verändern. Mit der Gen-Schere namens Crispr-Cas ist ein solcher Coup gelungen. Doch viele Wissenschaftler sehen "immense Risiken" - die Vision eines im Labor gezüchteten Menschen wirke näher denn je.

"Wir werden in einer Crispr-Welt leben."
"Wir werden in einer Crispr-Welt leben."(Foto: imago/Science Photo Library)

Noch nie war ein Eingriff ins Erbgut so einfach wie heute. Mit dem Wunderwerkzeug für Gene namens Crispr-Cas lässt sich Erbmaterial auf viele Arten verändern. Seit vier Jahren erobert es die Labore. "Der Menschheit steht wahrscheinlich eine dramatische Wende bevor", sagt Peter Dabrock, Vorsitzender des Deutschen Ethikrats. "Wir werden in einer Crispr-Welt leben." Joghurtbakterien und Ackerpflanzen werden damit widerstandsfähiger gemacht, gefährliche Insekten könnten kostengünstig bekämpft werden. "Crispr birgt großartige Chancen, aber auch immense Risiken."

Auch wenn sein Siegeszug in den Laboren weltweit erst 2012 begann: Das Crispr-Cas-System ist ein uralter Mechanismus, den viele Bakterien nutzen. Lange galten die Crispr-Regionen im Erbgut als nutzloser Schrott. Erst 2007 erkannten Forscher, dass es sich um ein Abwehrsystem handelt: Steckbrief, Spürhund und Skalpell in einem.

Eindringling wird herausgeschnitten

Die Crispr-Sequenzen sind Abschnitte im Bakterien-Erbgut, in die Bruchstücke des Genoms von Angreifern - etwa Viren - eingebaut werden. Mit deren Hilfe erkennen Zellen, wenn der gleiche Eindringling nochmals auftaucht. Dann kann er mit Hilfe des an Crispr gekoppelten Enzyms Cas herausgeschnitten werden.

Gen-Bearbeitung von Streptokokken per CRISPR CAS9.
Gen-Bearbeitung von Streptokokken per CRISPR CAS9.(Foto: imago/Science Photo Library)

Die französische Mikrobiologin Emmanuelle Charpentier, die inzwischen am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin forscht, und die US-Biochemikerin Jennifer Doudna waren es, denen der Jahrhundertcoup gelang: Sie verwendeten Crispr-Cas9 gezielt zum sogenannten Genome Editing, also zum Entfernen, Einfügen und Verändern von DNA. Ihre Studie erschien am 17. August 2012 im Magazin "Science". Kurz darauf stellte der Bioingenieur Feng Zhang vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) im gleichen Magazin eine Arbeit zur universellen Einsetzbarkeit der Methode vor. Beide Teams liefern sich bis heute einen erbitterten Patentstreit.

Vielen Forschern seien nun Dinge möglich, von denen sie seit Jahrzehnten nur träumen konnten, sagt der Ethikrat-Vorsitzende und Theologe Dabrock von der Universität Erlangen-Nürnberg. Holger Puchta, Leiter des botanischen Instituts am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) nennt eine entscheidende Neuerung: Ältere Methoden riefen im Erbgut auch viele ungewollte Mutationen hervor. Mit Cripr-Cas sei deren Zahl weit geringer. Von der Ursprungspflanze sei ein solches Produkt anders als bei den bisher genutzten Methoden nicht mehr unterscheidbar. Mehrere so entstandene Sorten wurden bereits erprobt - etwa gegen Mehltau resistenter Weizen oder besonders stärkehaltiger Mais.

Rechtliche Situation unklar

Das führt zu der viel diskutierten Frage: Sind mit Crispr-Cas geschaffene Pflanzen als genmodifizierte Organismen (GMO) oder als Züchtung einzustufen? "Darum gibt es einen Riesenstreit, hinter dem immense finanzielle Interessen stehen - der Unternehmen, aber auch der gegen Gentechnik engagierten Organisationen", erklärt Dabrock. In den USA und Kanada werden solche Pflanzen nicht als GMO eingestuft. Die rechtliche Situation in der Europäischen Union sei derzeit "extrem unklar", kritisiert Puchta.

Missbräuchlich oder auch aus Unachtsamkeit könnten sich einige wenige genveränderte Lebewesen rasant ausbreiten, etwa auch Insekten, befürchten Experten. Auch die Gefahr, mit einer neuen Crispr-Sequenz zufällig eine ganz ähnliche Sequenz im Erbgut anderer Organismen zu erwischen - mit fatalen Konsequenzen - ist durchaus real.

Potenziell gefährliche Manipulationen von Erregern

Ein US-Forscher stellte 2014 ein Viruskonstrukt vor, mit dem nach Inhalation über eine Crispr-Sequenz Mäuse mit Lungenkrebs geschaffen wurden. Nicht nur der Crispr-Pionierin Doudna soll es eiskalt den Rücken heruntergelaufen sein: Beim kleinsten Fehler könnte ein solches Crispr-Molekül auch in der menschlichen Lunge wirken. Immer wieder warnten Doudna und Charpentier vor einem blauäugigen Vorpreschen, mahnten an, das System erst einmal grundlegend zu erforschen - mit mäßigem Erfolg. Und Dabrock bemerkt: Potenziell gefährliche Manipulationen von Erregern seien bisher nur in bestens ausgestatteten Labors möglich gewesen. "Dort bleibt ein Supervirus auch wirklich im Hochsicherheitstrakt." Mit Crispr werde das anders, weil die Technik keiner komplexen Ausstattung bedürfe. "Der Schutz vor missbräuchlicher Anwendung scheint mir derzeit der ethisch relevanteste Bereich und die wichtigste Sicherheitsfrage zu sein."

Statt um die akuten Fragen bei Pflanzenzüchtung und die Verbreitung gentechnisch veränderter Lebewesen drehten sich die aktuellen Debatten jedoch vor allem um eher symbolische Aspekte etwa bei Gentherapien, sagt Dabrock. "Das sind abstrakte Fragestellungen, die absehbar für Jahre noch gar keine bedeutende klinische Rolle spielen." Eine auf Körperzellen bezogene Gentherapie sei mit Crispr ohnehin nicht zwingend dramatisch anders als bisher.

Embryonenmanipulation in China

Doch die Technik geht noch weiter: Im vergangenen Jahr verlautbarte ein Team aus Guangzhou (China), Dutzende in einer Fruchtbarkeitsklinik aussortierte Embryonen manipuliert zu haben. Der Genaustausch per Crispr war nur bei einigen Zellhäufchen erfolgreich - aber das weltweite Entsetzen gigantisch. Die Schreckensvision eines im Labor gezüchteten Menschen wirkte näher denn je. "Solche Versuche halte ich für extrem problematisch", sagt Puchta.

Goldgräberstimmung auf der einen Seite, die Angst vor einer geöffneten Büchse der Pandora auf der anderen: Welchen Weg Crispr-Cas nimmt, wird sich erst in Jahren zeigen. Selten jedenfalls sei so rasch eines klar gewesen, sagt Stefan Endres, Forschungsdekan der Medizinischen Fakultät der Universität München: "Das hat so grundsätzliche Bedeutung, dafür gibt es auf jeden Fall den Nobelpreis."

Quelle: n-tv.de

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