12:25 04 Dezember 2020
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    Der Chemie-Nobelpreis ist in diesem Jahr an die Französin Emmanuelle Charpentier und die Amerikanerin Jennifer Doudna gegangen. Sie haben die „Genschere“ CRISPR-Cas9 entwickelt, eine Methode zum Korrigieren des Genoms.

    Damit könnten viele bisher unbesiegbare Erbkrankheiten geheilt werden. Aber für ihre Anwendung gibt es strenge Bedingungen.

    An die Erfinder der genetischen Bombe

    Dass man das Genom mithilfe des Nuklease-Proteins Cas9 „redigieren“ kann, hatten Charpentier und Douda samt ihren Kollegen bereits 2012 experimentell bewiesen. Sie führten in Zellen eine Lösung mit zwei RNA-Arten ein. Die eine wiederholte die Reihenfolge der Nukleotiden, die der zu korrigierenden ähnlich war. Dieses Molekül half, den entsprechenden DNA-Abschnitt zu identifizieren. Die zweite RNA – die Matrix-RNA – diente als Anweisung für die Cas9-Synthese. Und das Protein löste eine chemische Reaktion aus, die zur Zerstörung der Phosphodiesterbindungen zwischen gewissen DNA-Stützen führte. Das Molekül nahm diese Risse als eine schwere „Panne“ wahr und begann, diese zu „reparieren“. Das reichte, um die Aktivität des Gens auszuschalten. Die Technologie des „Redigierens“ erwies sich als dermaßen effizient (jedenfalls bei Zellkulturen), dass schweizerische Forscher schon 2015 das Genom eines menschlichen Embryos zum ersten Mal modifiziert haben. Und 2018 gab der chinesische Forscher He Jiankui sogar zu, die DNA von menschlichen Embryonen vor der extrakorporalen Befruchtung „redigiert“ zu haben. Und am Ende kamen nach seinen Worten Kinder zur Welt, bei denen dank dem CRISPR-Cas9-Protein das Gen verändert worden war, das für HIV-Empfindlichkeit zuständig war.

    Eher nützlich als schädlich

    Seine Kollegen aus aller Welt verurteilten jedoch He Jiankui, denn eine solche DNA-Korrektur könnte kaum voraussehbare Veränderungen der Gene provozieren. Am Ende wurde der Chinese sogar zu einer Haftstrafe verurteilt, und solche Fachmagazine wie „Nature“ und „JAMA“ weigerten sich seinen Artikel zu veröffentlichen. Mehr noch, sogar die Preprint-Website bioRxiv lehnte ihn ab. Einzelne Fragmente erschienen aber in der „MIT Technology Review“.

    Seit dieser Zeit sind in der Volksrepublik alle Experimente mit dem menschlichen Genom illegal. In anderen Ländern gibt es zwar keine solchen Verbote, aber führende Genetiker, als auch die Nobelpreisträgerin Emmanuelle Charpentier, riefen ihre Kollegen auf, für fünf Jahre auf jegliche Manipulationen mit dem Genom von menschlichen Embryonen zu verzichten.

    Chemienobelpreisträgerinnen Emmanuelle Charpentier (L) und Jennifer Doudna (Archivbild)
    © REUTERS / Eloy Alonso
    Chemienobelpreisträgerinnen Emmanuelle Charpentier (L) und Jennifer Doudna (Archivbild)

    Deshalb stießen einzelne Versuche zur Wiederholung des Experiments von He Jiankui auf Ablehnung. Als beispielsweise der russische Forscher Denis Rebrikow seine Absicht zum „Redigieren“ der Genome von menschlichen Embryonen mit angeborener Taubheit äußerte, wurde er nicht nur von seinen Kollegen, sondern auch von Vertretern des russischen Gesundheitsministeriums scharf kritisiert.

    Dennoch will niemand auf CRISPR-Cas9 verzichten. Mit dieser Technologie sind große Hoffnungen verbunden. So stellte das Nobelpreiskomitee fest, dass sie „zu einem wichtigen Beitrag zur innovativen Krebsbehandlung wurde und den Traum von der Ausheilung von Erbkrankheiten erfüllen könnte“.

    Kann man schon, aber vorsichtig

    Mehr noch, etwa einen Monat vor der Bekanntgabe der Namen der Nobelpreisträger veröffentlichte die Internationale Kommission für klinische CRISPR-Cas9-Anwendung einen großen Bericht, in dem sie de facto den Einsatz der „Genschere“ an Menschen genehmigte, allerdings nur in einzelnen Fällen.

    Vor allem geht es dabei um schwere monogene Erbkrankheiten, die nicht nur die Lebensqualität senken, sondern auch „schwere klinische Erscheinungen sowie einen vorzeitigen Tod verursachen“. Gerade deshalb darf man die angeborene Taubheit nicht „redigieren“, aber solche Erkrankungen wie Mukoviszidose, Duchenne-Muskeldystrophie, Beta-Thalassämie oder das neurodegenerative Tay-Sachs-Syndrom darf und sollte man auf diese Weise behandeln. Dasselbe gilt auch für die Huntington-Krankheit, eine vererbte Alzheimer-Form oder familiäre Kolonpolypose.

    Die absolute Bedingung für die klinische CRISPR-Cas9-Verwendung ist das hohe Risiko, dass Kinder mit entsprechenden genetischen Erkrankungen zur Welt kommen könnten. Falls ein Mann und eine Frau schon einmal beim Versuch, Kinder zu zeugen, gescheitert sind, können sie unter Umständen die Erlaubnis bekommen, das Gen des Embryos vor dessen Einpflanzung in die Gebärmutter zu „redigieren“.

    Darüber hinaus verwiesen die Autoren des Berichts darauf, dass die mutierte Variante des Gens nach dem „Redigieren“ sich nur in ein gesundes, bekanntes und in der jeweiligen Population verbreitetes Gen verwandeln sollte. Bei Embryonen, in deren DANN es keine pathogene Mutation gibt, darf CRISPR-Cas9 keineswegs eingesetzt werden.

    Mit anderen Worten darf man keine Gene korrigieren, die für die Augenfarbe oder für den Intellekt zuständig sind. Auch eine Vervollkommnung der DNA durch zusätzliche Gene, wie das bei Pflanzen möglich ist, ist verboten. Als beispielsweise ein Forscherteam von der US-amerikanischen University of Washington ein Kaninchen-Gen in die DNA von Epipremnum aureum einpflanzten, konnte die Pflanze dann die Luft besser reinigen. Solche Manipulationen mit menschlichen Embryonen sind allerdings streng verboten.

    „Diese Bedingungen sind nur in einigen Fällen realistisch. In allen anderen gibt es nur einen Ausweg: genetische Diagnostizierung noch vor der Einpflanzung und die Auswahl von ‚gesunden‘ Embryonen. Doch manchmal haben alle Embryonen eines Paares pathogene Abweichungen. Dann gibt es nur eine Chance, ein gesundes Kind zur Welt zu bringen – das Genom des Embryos zu ‚redigieren‘. Aber diese Technologie kann nicht zu ‚Design‘-Zwecken eingesetzt werden, um beispielsweise die Augen- oder Haarfarbe des künftigen Kindes zu wählen“, sagte die Leiterin des Labors für Genomveränderung beim „Medizinischen und genetischen Forschungszentrum „Nikolai Botschkow“, Swetlana Smirnichina, gegenüber RIA Novosti. „Aber wenn genau bekannt ist, dass die übliche Behandlung in einem konkreten Fall aus irgendwelchen Gründen nicht passt, könnte auch der Einsatz der ‚Genschere‘ erwogen werden.“

    Die vollständige Liste der Krankheiten, bei denen CRISPR-Gas9 eingesetzt werden darf, führten die Autoren des Berichts nicht an. Aber eine ähnliche Liste hatten russische Genetiker im Sommer 2019 veröffentlicht. Nach einer Analyse der internationalen Datenbank ClinVar sonderten sie 21 solche Erkrankungen aus. Swetlana Smirnichina zufolge könnte diese Liste zusätzlich erweitert werden, denn neue Instrumente zur Genveränderung werden praktisch jeden Monat präsentiert. Es ist nach ihren Worten wichtig, bei der allgemeinen Verbreitung der neuen Technologie darauf zu achten, dass ihre Qualität nicht sinkt und dass keine negativen Veränderungen der DNA der Embryonen zutage kommen.

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    Tags:
    DNA, Genetik, Gentechnik