Ausgabe 2 2015

Remix Einfach nur genial

Von der Fruchtfliege über Drei-Eltern-Babys bis zu Supermenschen und Dinosauriern – das Remix-Prinzip spielt in der Genetik eine wesentliche Rolle. Thomas Hankeln, Professor für Molekulargenetik an der Universität Mainz, gibt pay einen Einblick in die biologische Forschung.

Von der Fruchtfliege über Drei-Eltern-Babys bis zu Supermenschen und Dinosauriern – das Remix-Prinzip spielt in der Genetik eine wesentliche Rolle. Thomas Hankeln, Professor für Molekulargenetik an der Universität Mainz, gibt pay einen Einblick in die biologische Forschung.

Welche Rolle spielt der Remix in der Genetik?

Eine ganz entscheidende. Das genetische Material, die DNA, ist eine lineare Molekülkette in Doppelhelix-Form. Aus diesen Strängen lassen sich Teile herausschneiden und in veränderter Form wieder zusammensetzen. In der Genetik heißt dieser natürliche Prozess Rekombination, und alle Lebewesen sind darauf angewiesen.

Das Duplizieren und Übertragen von DNA im Rahmen der Vererbung funktioniert zwar sehr gut, aber es ist ein chemischer Prozess, der ab und zu auch mal schiefgehen kann. In diesen Fällen sprechen wir von Mutationen. Eine Mutation kann im Körper spontan auftreten, durch Gift in den Zellen oder durch externe Einflüsse wie Sonnenlicht und Strahlung. Wir haben drei Milliarden DNA-Blöcke. Tausende davon werden jeden Tag beschädigt. Diese Schäden müssen wieder repariert werden, und dafür bedient sich der Körper der Rekombination, der Duplikation und anderer DNA-Reparaturtechniken. Dieses Reparatursystem funktioniert zum Glück sehr effizient!

Die meisten Menschen bringen Mutationen mit Evolution in Verbindung. Ist das falsch?

Ganz und gar nicht. Durch Mutationen und das Vermischen von genetischem Material entsteht überhaupt erst die Vielfalt des Lebens, wie wir sie heute kennen und brauchen. Ohne Neuzusammensetzungen gibt es keine Evolution.

Wie ist es möglich, dass der Mensch zu 60 Prozent die gleiche DNA hat wie eine Fruchtfliege?

Vereinfacht gesagt, nutzt jeder Organismus einen genetischen Werkzeugkasten. Im Prinzip ist überall ein Schraubenschlüssel und ein Schraubendreher drin, aber nicht alle Werkzeugkästen sind gleich komplex. Wir haben 20.000 Gene, eine Fruchtfliege hat 14.000. Wir sehen ganz anders aus, aber viele Prozesse, wie die Energieproduktion oder grundlegende Pfade der Entwicklung des Organismus, sind bei beiden Spezies sehr ähnlich.

Wie ist der Mensch von der natürlichen Rekombination zur Gentechnik im Labor gekommen?

Paul Berg schuf 1972 die ersten rekombinanten DNA-Moleküle. Ein Jahr später schufen Boyer und Cohen den ersten genetisch veränderten Organismus, indem sie DNA-Abschnitte isolierten, anders kombinierten und in einen lebenden Organismus einpflanzten. Zuerst wurde das bei Bakterien gemacht, heute ist es auch bei Mäusen und Fliegen möglich. Wir könnten es wahrscheinlich auch beim Menschen machen, aber das verstößt gegen Gesetze zum Schutz von Embryonen und ist in den meisten Ländern strafbar. Die Gene in den Zellkernen von Embryonen werden an die nachfolgenden Generationen weitergegeben, und Veränderungen wären somit schwer zu kontrollieren und würden die Identität unserer eigenen Spezies beeinflussen. Diese Form der Gentechnik ist zu Recht verboten.

Aber es wird doch auch Gentechnik am Menschen angewandt?

Ja, das nennt sich Gentherapie und wird zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt. Durch die Modifizierung von Genen werden erkrankte Körperteile oder Zellen geheilt. Diese Technik funktioniert nur, weil der genetische Code universell ist, das heißt, alle Organismen nutzen im Wesentlichen die gleichen Codierungs- und Decodierungsmechanismen. Universelles genetisches Material ermöglicht, dass menschliche Gene in Bakterien eingesetzt werden, die bei mehr als 90 Prozent aller gentechnischen Experimente als Träger verwendet werden.

Die neueste Entwicklung ist das sogenannte Genome Editing. Dadurch lassen sich einzelne Genbausteine sehr präzise korrigieren, ohne fremdes genetisches Material zu nutzen und neu zu kombinieren. Dieser Prozess verbessert die Qualität und trägt den Bedenken Rechnung, die manche Menschen haben, wenn DNA aus unterschiedlichen Organismen künstlich zusammengefügt wird.

Apropos Bedenken – welche Technik steckt hinter „Designerbabys“?

„Designerbabys“ ist ein provokativer Ausdruck. Das Verfahren ist eine Kombination aus In-vitro-Fertilisation (bei der Eizellen im Labor mit Spermien befruchtet werden) und einer genetischen Analyse, die als Präimplantationsdiagnostik (PID) bezeichnet wird, die, wie der Name schon sagt, stattfindet, bevor der Embryo der Mutter eingesetzt wird.

Dieses Verfahren hilft Frauen, schwanger zu werden, oder wird eingesetzt, um schwere Krankheiten des Fötus auszuschließen. In manchen Fällen wird sie eingesetzt, um Familien ein sogenanntes Rettungskind zu geben, das zum Beispiel Spender für ein älteres Geschwister mit Krebs sein kann. Sie sehen, wir sind hier weit entfernt von der Eugenik-Debatte und von dem Wunsch, zum Beispiel ein Kind mit Locken, grünen Augen und Sommersprossen zu haben.

Die Gesetzgebung regelt die PID in jedem Land anders. Die Schweiz verbietet noch das Verfahren, in Deutschland ist die Präimplantationsdiagnostik seit 2011 zulässig, sofern sie eingesetzt wird, um schwere Krankheiten zu verhindern. Großbritannien hat vor Kurzem Verfahren für Drei-Eltern-Babys freigegeben.

Können Sie uns dazu mehr sagen?

Hier geht es darum, Mitochondriopathie zu verhindern. Die Mitochondrien sind gewissermaßen das Kraftwerk des Körpers und umfassen 37 Gene. Wenn eines davon defekt ist, kann ein Paar kein gesundes Baby zeugen. Bei dem Verfahren wird der Kern einer Eizelle entnommen und so von den defekten Mitochondrien getrennt. Im Zellkern steckt das übrige genetische Material, einschließlich aller persönlichen Merkmale und Charakterzüge. Das Ziel besteht darin, den Zellkern der leiblichen Mutter in eine Spendereizelle mit gesunden Mitochondrien einzupflanzen. Der Kern der Spender­eizelle wird entfernt. Anschließend wird die so präparierte Eizelle mit einem Spermium des Vaters befruchtet und dadurch eine Zygote geschaffen, die die DNA von Vater und Mutter im Zellkern trägt, aber mit den Mitochondrien eines dritten Elternteils ausgestattet ist (Spendermutter). Dadurch hat das Baby Erbgut von drei Elternteilen.

Könnte dies in späteren Generationen zum Problem werden?

Das wissen wir nicht. Bei Tests an Mäusen und Affen sind keine Probleme aufgetreten, aber wir sind keine Mäuse oder Affen. Die Risiken dürften zwar minimal sein, aber eine Garantie haben wir nicht. Auf der anderen Seite sprechen wir über schwere Krankheiten. Aus medizinischer Sicht ist es sinnvoll. Es geht nicht darum, die Augenfarbe oder das Geschlecht auszuwählen, sondern ein gesundes Baby zur Welt zu bringen. Die meisten Menschen sprechen sich für Gentherapie aus, wenn es einen triftigen medizinischen Grund dafür gibt. Wenn ich dieses Problem hätte, würde ich das Risiko vermutlich eingehen.

In Zukunft wird das Genome Editing eine präzise Korrektur der mutierten Mitochondrien ermöglichen, sodass kein dritter Elternteil, also keine Spendermutter mehr nötig sein wird.

Wo wir schon beim Thema Risiken und Chancen sind: Wie stehen die Chancen, Science-Fiction-Visionen wie die Wiedererschaffung von Dinosauriern zu realisieren?

Die älteste entschlüsselte DNA, die wir kennen, stammt von einem Pferd, das vor 700.000 Jahren gelebt hat. Die Wahrscheinlichkeit, aus noch weiter zurückliegenden Zeiten intakte DNA-Moleküle zu finden, ist sehr gering. Da die Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren ausgestorben sind, können wir davon ausgehen, dass es niemals möglich sein wird, intaktes Genmaterial eines Dinosauriers zu erlangen.

Es könnte aber möglich sein, Mammuts wieder zu erschaffen. In Sibirien wurde zum Beispiel ein sehr gut erhaltenes Exemplar gefunden. Theoretisch könnte man das Mammutgenom in ein Elefantenei einpflanzen, das wiederum einer Elefantin eingesetzt wird. Ob das funktioniert, lässt sich nicht sagen, aber irgendjemand wird es vermutlich eines Tages versuchen. Ich halte das allerdings nicht für sonderlich nützlich. Wenn wir schon fantasieren, dann fände ich es weitaus faszinierender, einen Neander­taler wieder zu erschaffen. Aber das ist höchst unwahrscheinlich. Auch nur ein einziges Neandertaler-Gen in den Kern einer menschlichen Zelle einzupflanzen, würde einer Vielzahl von illegalen und fragwürdigen Dingen Tür und Tor öffnen.

Weil Sie gerade von fragwürdig sprechen: Wäre es möglich, Armeen mit Supermenschen zu züchten?

Das hängt davon ab, wie Sie Supermensch definieren. Wenn es darum geht, Tausende Muskelprotze wie Arnold Schwarzenegger zu produzieren, dann wäre das bereits heute möglich: Für ein stärkeres Muskelwachstum müssen Sie nur das Gen für die Produktion von Myostatin abschalten. Wenn jemand den Kern menschlicher Zellen manipulierte, wären Superarmeen sicher denkbar.

Wenn Sie mit Supermensch aber zum Beispiel die unglaublichen intellektuellen Fähigkeiten von autistisch veranlagten Inselbegabten meinen, dann bin ich nicht sicher, ob das möglich wäre. Wir wissen nicht, wie diese Prozesse funktionieren. Die Intelligenz ist so komplex, dass wir sie noch nicht vorhersehen können. Das Humangenomprojekt hat 2001 zwar die menschliche DNA entschlüsselt, aber bei rund 60 Prozent der menschlichen Gene wissen wir noch nicht, was sie bewirken. Und bei den anderen 40 Prozent glauben wir zu wissen, was sie bewirken, werden aber praktisch täglich von ihnen überrascht und vor Rätsel gestellt.

Es liegt also noch ein langer Weg vor uns?

Das Entschlüsseln des genetischen Codes ist die Technologie, die sich weltweit am schnellsten weiterentwickelt – viel schneller als die Computertechnologie zum Beispiel. Das heißt, in den kommenden Jahren dürften wir vieles besser verstehen, und bei Diagnose, Therapie und Anwendwung dürfte vieles möglich sein. Erst vor Kurzem wurde berichtet, dass chinesische Wissenschaftler versucht haben, die genetische Zusammensetzung menschlicher Embryos zu verändern. Die technischen Möglichkeiten werden da sein; wie wir sie einsetzen, wird allerdings eine entscheidende gesellschaftliche und politische Frage werden.

Fotos: Evelyn Dragan