Die Genforschung hat in den vergangenen Jahrzehnten enorme Fortschritte erzielt. Mit ihrer Hilfe werden Krankheiten diagnostiziert und therapiert, die Menschheit gewinnt neue, tiefgreifende Erkenntnisse über das Leben an sich. Aber auch die Fähigkeit, in dieses Leben einzugreifen, ja, sogar neue, nie dagewesene Lebensformen zu erschaffen. Das Potenzial erscheint momentan schier unbegrenzt zu sein. Fluch oder Segen?
Gen kommt vom griechischen Genesis, Ursprung. Unser Erbgut, das Genom, besteht aus einer Vielzahl von Genen. Die Genetik, die Wissenschaft von der Vererbung, befasst sich mit den Gesetzmäßigkeiten der Ausbildung von erblichen Merkmalen und der Weitergabe von Erbanlagen, den Genen, an die nächste Generation.
Die Gentechnik wiederum nutzt die Erkenntnisse aus der Genetik sowie der Molekularbiologie, um gezielt Einfluss auf das Erbgut von Organismen nehmen zu können. Damit sprengt Gentechnik die Grenzen üblicher Zuchtmethoden bei Weitem. Da praktisch alle Lebewesen ihr Genom auf die gleiche Art kodieren und weitervererben, lassen sich Gene zwischen unterschiedlichen Arten, ja sogar von Pflanze auf Tier und umgekehrt übertragen. Doch was bei so manchem Forscher Goldgräberstimmung weckt, lässt Ethiker die Hände über dem Kopf zusammenschlagen. Wo liegen die Grenzen der Gentechnik? Im Verlauf dieses Titelthemas fragen wir Experten, wie sie dazu stehen.
Von Mendel bis CrispR
Alles begann 1866. Der Mönch Gregor Mendel veröffentlichte seine Versuche über Pflanzen-Hybriden. Damit stieß er auf wenig Interesse, legte aber den Grundstein zur klassischen Genetik. Die nach ihm benannten Mendelschen Regeln der Vererbung sind bis heute die Basis für Züchtungen jeder Art. Nur drei Jahre nach Mendels Veröffentlichung isolierte Friedrich Miescher die Nukleinsäure aus Zellkernen. Damit wusste man aber noch wenig anzufangen. Viele Entdeckungen und berühmte Namen später kristallisiert sich ein Schlüsselbegriff der Genetik heraus: DNA. Die Desoxyribonukleinsäure. Die DNA ist die Trägerin der Erbinformation. Bei allen Lebewesen und auch bei vielen Viren.
Die Gene in der DNA enthalten die Information für die Herstellung der Ribonukleinsäuren (RNA). Eine Gruppe, die mRNA, enthält wiederum die Information für den Bau der Eiweiße (Proteine), darunter Enzyme, welche für die biologische Entwicklung eines Lebewesens und den Stoffwechsel in der Zelle notwendig sind. Beim Menschen befindet sich die meiste DNA in den Zellkernen, ein kleiner Teil in den Mitochondrien, den „Kraftwerken" der Zellen.
Neuester Meilenstein der Forschung ist die Entwicklung der sogenannten Genschere, genauer der CRISPR/Ca-Methode zur gezielten Manipulation von Genen. Siehe auch Seite 16.
Erbgesunde Wunschkinder für Privatzahler
Die Präimplantationsdiagnostik (PID) ist eine Technik, mit der man Embryonen in der Frühphase ihrer Entwicklung gezielt auf eventuell vorhandene Erbkrankheiten untersuchen kann. Sie soll sicherstellen, dass der Embryo im Mutterleib kein Träger dieser Krankheit oder Fehlbildung ist. Natürlich gezeugte Embryonen im Körper der Frau lassen sich nicht einer derartigen Prozedur unterziehen – eine künstliche Befruchtung ist Voraussetzung für die PID. Daher auch der Name Präimplantationsdiagnostik: Untersuchung vor dem Einsetzen des Embryos in die Gebärmutter.
Die PID darf in Deutschland nur angewendet werden, wenn in der Familie eine schwerwiegende Erbkrankheit bekannt ist. Außerdem muss bekannt sein, wo (auf welchem Chromosom) und wonach genau zu suchen ist. Es darf also kein allgemeines „Gen-Screening" geben oder eine Auswahl nach der Wunsch-Haarfarbe. Eine Ethikkommission entscheidet nach Antrag des Paares, ob die PID durchgeführt werden darf. Warum diese strengen ethischen Regeln? Wenn nur ein Embryo eingepflanzt wird, der den Gentest bestanden hat, so bedeutet dies, dass andere Embryonen, die bei der extrakorporalen Befruchtung entstehen, keine Chance haben. Somit wird bei einer PID auch Leben vernichtet. Der Mensch unterscheidet in diesem Moment zwischen wertem und unwertem Leben. Unter einer Mehrzahl von Medizinethikern gilt diese Lösung aber als weniger problematische Alternative im Vergleich zur Abtreibung.
Eine PID ist sehr aufwendig und teuer. Sie ist nur an wenigen, zugelassenen Instituten durchführbar. Das ganze Prozedere kann bei bestimmten Erbkrankheiten bis zu einem halben Jahr dauern. Die gesetzlichen Krankenkassen zahlen die Methode nicht.
Genetik und Medizin
Fortschritte der Genetik ermöglichen in der Medizin nicht nur neue Diagnosemethoden, sondern auch neue Therapien. Etwa zur Früherkennung bestimmter Krebsarten oder zur genaueren Klassifizierung des Krebses, um ihn gezielter, individueller therapieren zu können. Überhaupt ist Krebs eine Erkrankung, in der Gene eine zentrale Rolle spielen. Krebs entsteht, wenn Gene einer Zelle so verändert werden, dass sie die Zelle dazu bringen, sich unkontrolliert zu teilen. Damit es aber so weit kommt, müssen viele weitere Veränderungen passieren. Um diese komplexen Mechanismen und Zusammenhänge besser zu verstehen, sind Krebsforscher dabei, sowohl das menschliche Genom als auch die Gene verschiedener Krebszellen immer weiter zu entschlüsseln. Dabei hilft eine relativ neue Berufsgruppe mit: Bioinformatiker. Informatiker kennen sich mit dem Entschlüsseln großer Datenmengen aus. So gewinnt die Wissenschaft ein immer tieferes Verständnis vom komplexen Krebsgeschehen.
Der Erkenntnisgewinn der Genetik kann neue Therapien ermöglichen. So weiß man zum Beispiel mittlerweile, dass Menschen, denen ein bestimmtes Gen fehlt, immun gegen HIV sind. Vielleicht haben Sie neulich die Nachricht gelesen vom erfolgreich therapierten HIV-Patienten, in dessen Körper keine Aids-Viren mehr nachweisbar sind. Ihm wurden Stammzellen eines Menschen implantiert, dem erblich bedingt ein solches Gen fehlt.
Ob es aber „gute Chancen" gibt, „dass wir in zehn bis 20 Jahren den Krebs besiegt haben", wie Bundesgesundheitsminister Jens Spahn im Februar der „Rheinischen Post" sagte, gilt unter Experten als unrealistisch. Ein großflächiger Einsatz der Gentherapie in zehn bis 20 Jahren sei nicht zu erwarten, sagte Bernhard Wörmann, Krebsmediziner an der Charité in Berlin, der Deutschen Presseagentur. Bei vielen Krebsarten werde es in den kommenden Jahren nicht um Heilung gehen, sondern darum, die Krankheit mit lebenslang einzunehmenden Medikamenten in Schach zu halten. „Wir werden aus vielen akuten Krebserkrankungen chronische machen können, aber ‚besiegen‘ im Sinne von gar keinen Krebs mehr haben, das halte ich für unrealistisch."
Alle so schön bunt hier
Kommen wir von der Genetik zur Gentechnik. In der öffentlichen Diskussion liegt der Fokus meist auf der sogenannten grünen Gentechnik. Darunter versteht man die genetische Veränderung von Pflanzen und deren Anbau. Diesen Pflanzen wird zum Beispiel ein Gen eines anderen Organismus eingesetzt, um sie resistent gegen Schädlinge oder Unkrautvernichtungsmittel zu machen (Siehe auch Seite 24). Häufiger aber spielt bei Lebensmitteln die sogenannte weiße Gentechnik eine Rolle. Das sind biotechnologische Verfahren, bei denen durch gentechnisch veränderte Mikroorganismen organische Stoffe hergestellt werden. Darunter Vitamine, Aminosäuren und Aromastoffe. Mit der roten Gentechnik kommen wir in den Medizinbereich. Eine wichtige Anwendung ist die inzwischen weit verbreitete gentechnische Herstellung von Medikamenten und Impfstoffen. Etwas weniger gebräuchlich sind die Bezeichnungen graue Gentechnik für Anwendungen in der Abfallwirtschaft, zum Beispiel Abbau bestimmter Stoffe durch genmanipulierte (transgene) Bakterien, und die blaue Gentechnik, die sich auf Meeresorganismen konzentriert wie etwa Tiefseebakterien.
Gentechnik als Therapie
Die Medizin unterscheidet zwischen somatischer Gentherapie und Keimbahntherapie. Bei Ersterer werden Gene in Körperzellen des Patienten eingeschleust. Die Therapie bleibt auf den Empfänger beschränkt, und die übertragenen/veränderten Gene können nicht weitervererbt werden. Bei der Keimbahntherapie dagegen ist dies möglich. Hier werden Gene in Keimzellen oder Embryonalzellen eingebracht. Diese können weitervererbt werden. Die Keimbahntherapie am Menschen ist aus ethischen Gründen in Deutschland verboten. Sie birgt enorme Risiken für die kommenden Generationen in sich.
Sie erinnern sich an das Beispiel des HIV-Patienten mit der Knochenmarkspende? Das besagte Gen, dessen Abwesenheit immun gegen HIV macht, könnte man theoretisch auch durch Keimbahntherapie beseitigen. In China wurde dies nun auch – angeblich – praktisch ausprobiert. Die Rede ist vom Skandal um die mittels „CRISPR-Genschere" behandelten Zwillingsbabys, der im Winter durch die Medien ging. Mehr dazu auf den folgenden Seiten.