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Umstrittene Experimente: Forscher manipulieren Erbgut menschlicher Embryonen

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Menschlicher Embryo aus acht Zellen im Elektronenmikroskop: Veränderte Gene können an Kinder und Enkel weitergegeben werden Zur Großansicht
Corbis

Menschlicher Embryo aus acht Zellen im Elektronenmikroskop: Veränderte Gene können an Kinder und Enkel weitergegeben werden

Mit einer einfachen Methode haben Forscher das Erbgut menschlicher Embryonen verändert. Die Technik soll helfen, Erbkrankheiten zu heilen. Kritiker fordern den Stopp der ethisch heiklen Experimente.

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Zunächst gab es nur Gerüchte: "Es wird vermutet, dass Forscher die DNA von menschlichen Embryonen gezielt manipuliert haben", schrieben Forscher im März im Fachmagazin "Nature". Sie warnten vor den Versuchen, die das menschliche Erbgut über Generationen hinweg verändern könnten. Nun kam die Bestätigung: Ein Experiment hat offenbar bereits stattgefunden, die Ergebnisse haben chinesische Forscher im Fachmagazin "Protein & Cell" veröffentlicht. Experten vermuten, dass weitere in Gang sind.

Forscher hoffen, mithilfe gezielter Genveränderungen Erbkrankheiten behandeln zu können. Bereits 2008 hatten Wissenschaftler über ähnliche Versuche berichtet und Protest ausgelöst. Das Besondere an der nun eingesetzten Technik mit dem Namen CRISPR: Sie ist leicht zugänglich und erlaubt sehr präzise Manipulationen.

Manipulation über Generationen hinweg

"Mit CRISPR kann man komplexe Genome besonders simpel und schnell verändern", erklärt Martin Zenke, Biotechnologe von der RWTH Aachen. Die Werkzeuge gebe es für 50 Euro im Internet. Das macht es prinzipiell noch einfacher, menschliche Gene nach den eigenen Vorstellungen zu gestalten. Kritiker befürchten, dass Designerbabys geschaffen werden könnten.

Zudem greift man über die Gene des Embryos in das Erbgut aller Körperzellen ein, die aus den Zellen des Embryos heranwachsen. Auch Spermien und Eizellen sind betroffen und damit die Erbanlagen, die an künftige Generationen weitergegeben werden.

Das könnte unvorhersehbare Folgen für die Kinder, Enkel und späteren Verwandten haben, so Kritiker. Zudem warnen sie davor, die Methode könne in falsche Hände geraten. "Der leichte Zugang und die einfache Handhabe von CRISPR gibt Forschern die Möglichkeit, überall auf der Welt jeden Versuch zu machen, den sie wollen", warnt Edward Lanphier, Geschäftsführer der Biotech-Firma Sangamo BioSciences auf der Webseite von "Nature".

Im Wesentlichen arbeitet CRISPR mit Enzymen, die an den gewünschten Stellen im Erbgut andocken und einzelne Bausteine oder Abschnitte herausschneiden oder einfügen. Bei älteren Methoden mussten Gene beispielsweise noch mithilfe von manipulierten Viren ins Erbgut gebracht werden - sie an die richtige Stelle zu lotsen, war deutlich komplizierter.

Große Sicherheitsrisiken

Alle Probleme lassen sich jedoch auch mit CRISPR derzeit nicht beheben, wie auch das umstrittene Experiment von Junjiu Huang von der Sun Yat-sen University in Guangzhou zeigt. Die Forscher manipulierten nach eigenen Angaben 86 Embryonen, die in einer Fruchtbarkeitsklinik als nicht überlebensfähig aussortiert worden waren. 71 überstanden die Prozedur, von den 54 anschließend untersuchten war der Austausch des Zielgens gerade mal bei vier erfolgreich.

Außerdem fanden die Forscher überraschend viele Genveränderungen, die nicht geplant waren und dem Organismus schaden könnten. "Wenn man die Methode in einem überlebensfähigen Embryo anwenden möchte, braucht man eine Erfolgsrate von fast 100 Prozent", erklärt Huang auf der "Nature"-Webseite. Die Forscher hätten die Versuche mit den Embryonen vorerst gestoppt, um ihre Methode zu verbessern.

Diskussion nötig

Kritiker Lanphier sieht das Ergebnis als Bestätigung: "Es unterstreicht, was wir bereits zuvor gesagt haben." In seinem "Nature"-Kommentar fordert der Forscher, die Versuche anzuhalten, um zu diskutieren, in welche Richtung sich die Forschung derzeit bewegt. Gerüchten zufolge arbeiten derzeit vier weitere Gruppen in China an Genveränderungen in menschlichen Embryonen.

Auch der deutsche Forscher Zenke hält eine Diskussion für nötig. "Wir bewegen uns hier in einem Bereich, der ethische und rechtliche Fragen aufwirft", sagt er. Es sei wichtig das zu besprechen, um die Technik nicht grundsätzlich in Verruf zu bringen. "Wenn es eine Möglichkeit gibt, einem schwerkranken Menschen zu helfen, sollte er diese Hilfe auch bekommen", meint Zenke. Man müsse aber klar trennen zwischen gesundheitlichem Nutzen und Manipulationen, die darauf abzielen, Augen- und Haarfarbe zu bestimmen.

Grundsätzlich ruhen auf CRISPR große Hoffnungen. Die Methode soll die Entwicklung von Gentherapien voranbringen. Um HIV oder einige Krebsarten eines Tages möglicherweise besser behandeln zu können, werden seit Jahren in Laboren weltweit die Gene erwachsener Körperzellen, etwa des Immunsystems, manipuliert. Der entscheidende Unterschied dieser Experimente zu den aktuell diskutierten Versuchen: Sie betreffen ausgewachsene Zellen und haben keinen Einfluss auf das Erbgut von Eizellen und Spermien.

Zusammengefasst: Chinesische Forscher haben das Erbgut zahlreicher menschlicher Embryonen gentechnisch verändert. Die Versuche sollen helfen, einen Schutz vor Erbkrankheiten zu entwickeln. Zum Einsatz kam eine besonders leicht zugängliche und präzise Methode. Nun fordern Kritiker einen Stopp der Versuche, um ethische Fragen zu klären. Gleichzeitig zeigt das Experiment der Chinesen, dass die Technik im Detail noch Tücken hat. Die Forscher mussten ihren Versuch vorerst abbrechen, weil zu viele ungeplante Genveränderungen entstanden sind.

Zur Autorin
  • Julia Merlot begeistert sich für Themen rund um Mensch und Tier. Die studierte Wissenschaftsjournalistin ist Redakteurin im Ressort Wissenschaft und Gesundheit von SPIEGEL ONLINE.
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1. in Verruf gebracht
atech 23.04.2015
die chinesischen Forscher haben - ethisch völlig einwandfrei - ihre Versuche mit Embryonen, die in einer Fruchtbarkeitsklinik als nicht überlebensfähig aussortiert worden waren durchgeführt. Und dann auch noch abgebrochen als klar wurde, dass die CRISPR/Cas9-Technik die bei den Embryonen bestehenden Defekte nicht zu 100% würde heilen können, sondern neue Mutationen schafft. "In Verruf" bringt die Technik eher Forscher Finke, der "Manipulationen, die darauf abzielen Augen- und Haarfarbe zu bestimmen" ins Spiel bringt, wo es darum geht, genetische Erbkrankheiten auf die einzig mögliche Art und Weise zu heilen, die es gibt: indem man die defekten Gene entfernt. Das hat Auswirkungen auf künftige Generationen? - Gut so! Wer mit einer Erbkrankheit belastet ist, der will diese doch gar nicht an die Nachkommen weitergeben!
2. Natürlich muss man diese Techniken einsetzen!
mneisen 23.04.2015
Natürlich muss man diese Techniken einsetzen! Nur Menschen, die keinerlei Bezug zu Erbkrankheiten haben, können so kalt sein und die neuen Möglichkeiten wegen theoretischer moralischer Bedenken verurteilen. Ich habe größere Teile meiner Kindheit auf Intensivstationen verbracht - wegen meiner Genausstattung, die eine gar nicht mal so dramatische Fehlentwicklung einiger Organe mit sich brachte. Ich habe darunter sehr gelitten, genauso wie meine ganze Familie. Ich hätte alles dafür gegeben, wenn es damals schon möglich gewesen wäre, meine Gene bereits während meines Embryonen-Stadiums zu korrigieren, so dass ich eine ganz normale Kindheit hätte haben können - und sich meine Eltern nicht beinahe 15 Jahre lang fragen mussten, wie lange genau ich eigentlich noch zu leben hätte. Und selbst wenn diese Möglichkeiten zur Gentherapie missbraucht würden, um besonders schöne oder kluge Menschen zu "züchten": Was genau wäre daran so schlimm? Was ist der Wert darin, weniger schöne, weniger kluge, weniger kräftige und weniger gesunde Kinder zu bekommen, wenn es doch möglich wäre, wesentlich "bessere" Kinder zu bekommen? Ich wünsche mir, dass Politiker einmal nachdenken, bevor sie diese neuen Möglichkeiten wieder in Bausch und Bogen verurteilen und verbieten. Und ich hoffe sehr, dass nicht wieder die verlogenen Kirchen und Gutmenschen mitreden dürfen - deren gesellschaftliche Relevanz ist vorüber, und sie verlängern und mehren tendenziell das menschliche Leid auf Erden.
3. Was schert sich die große Eiche, wenn sich eine Wildsau an ihr scheuert?
dr.u. 23.04.2015
Toll, da wird in Europa und dem "Rest der zivilisierten Welt" über Moral und Ethik der Genmanipulation an Ebryonen diskutiert, und im fernen China wird geforscht. Unsere Ansichten werden sicher nachhaltig Eindruck auf die Chinesen machen; oder wer sonst noch (verborgen) an der Optimierung des menschlichen Genoms forscht. Machen wir uns nichts vor: Wenn es getan werden kann, wird es auch Forscher / Länder geben, die das machen werden.
4. 50 Euro
kimchitakopoke 23.04.2015
ist natürlich totaler quatsch. Labor, geraete personal Instrumente reagents. wenn mann das privat und illegal mal schnell aufziehen möchte kommen schon mal schnell einige 100.000 Kracher zusammen
5.
pevoraal 23.04.2015
Ich finde die Moeglichkeit generel gut um Erbkrankheiten zu verhindern. Andererseits ist ein weiterdenken dieser Moeglichkeit mehr wie furchteinfloesend. Augen od. Haarfarbe beinflussen ist ja noch harmlos. Es duerfte aber auch moeglich sein den Supersportle, Supersoldaten od. eine kompl. Elite zu kreieren.
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Das Erbgut
Genom
Das Genom bezeichnet das gesamte Erbgut eines Organismus. Außer bei einigen Viren besteht es immer aus DNA (Desoxyribonukleinsäure). Das Genom beinhaltet den Bauplan für die Produktion sämtlicher Proteine (Eiweißmoleküle), die ein Organismus zum Leben benötigt. Ein Gen ist ein Sequenzabschnitt auf dem Genom und beinhaltet die Erbinformation für ein Protein. Die einzelnen Bausteine der DNA sind vier verschiedene Basen: A, C, T und G.
Messenger-RNA (mRNA)
Die mRNA ist eine Art Genabschrift oder Blaupause der DNA. Nur die mRNA kann von den Proteinfabriken der Zellen, den sogenannten Ribosomen gelesen werden. Sie gibt ihnen vor, in welcher Reihenfolge Aminosäuren - die Bausteine von Proteinen - für das jeweilige Protein zu verknüpfen sind.
Codon
Ein Codon ist eine Folge von drei Bausteinen (Nukleotiden oder Basen) der DNA und analog auch der mRNA. Ein Codon steht für eine bestimmte Aminosäure oder als Stoppsignal, welches das Ende einer Bauanweisung für ein Protein kennzeichnet.
Genetischer Code
Der genetische Code ist die Zuordnung der Basen-Dreiergruppen und der Aminosäuren. Da vier verschiedene Basen zur Auswahl stehen, umfasst der genetische Code insgesamt 64 Codons. Für die meisten Aminosäuren gibt es daher mehr als ein Codon. So stehen beispielsweise die Codons CAG und CAA für die gleiche Aminosäure, die Glutaminsäure.
Transfer-RNA (tRNA)
Die tRNAs übernehmen eine Adapterfunktion beim Bau der Proteine: Jede tRNA hat auf der einen Seite jeweils ein sogenanntes Anticodon, das passend zum Codon auf der mRNA ist. Auf der anderen Seite ist sie mit der zugehörigen Aminosäure beladen. Auf diese Weise wird der genetische Code auf der mRNA abgelesen und in die entsprechende Aminosäurekette zum Protein verwandelt. Dieser Prozess geschieht in den Ribosomen.

Hintergrund
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Evolution
Die Veränderung des Erbguts und damit des Phänotyps von Individuen von Generation zu Generation.
Population
Eine Gruppe von Organismen einer Art oder auch verschiedener Arten (Mischpopulation) an einer bestimmten Örtlichkeit.
Phänotyp
Das Erscheinungsbild eines Individuums ist die Gesamtheit der durch die Erbanlagen (Genotyp) und die Einflüsse der Umwelt sich ausprägenden Merkmale eines Lebewesens.
genetische Variabilität
Die einzelnen Individuen einer Art besitzen genetische Unterschiede.
natürliche Selektion
Das Erbgut von Individuen einer Art wird nicht mit gleicher Wahrscheinlichkeit weiter gegeben. Manche Individuen einer Population vermehren sich stärker als andere - je nachdem wie überlebenstüchtig sie in einer bestimmten Umwelt sind. Selektionsfaktoren der Umwelt üben eine natürliche Selektion aus.
sexuelle Selektion
Ein Individuum bevorzugt bei seiner Partnerwahl bestimmte Merkmale. Dadurch haben nicht alle potentiellen Sexualpartner die gleichen Chancen zur Fortpflanzung, es findet somit eine Selektion statt. Die Erbanlagen, die die Merkmale hervorbringen, die fr die Partnerwahl entscheidend waren, werden dadurch weiter gegeben.
künstliche Selektion
Vom Mensch gewünschte Eigenschaften werden durch Selektion und Zucht einzelner Individuen gezielt vermehrt.
genetische Drift
Auch Gendrift genannt. Vorgang bei der Evolution, der zu einer Veränderung im Genbestand kleiner Teilpopulationen gegenüber der Ausgangspopulation führt. Je kleiner eine Population ist, umso leichter kann der Zufall eine vom allgemeinen Durchschnitt abweichende Kombination von Genen zusammenführen. Gelangen beispielsweise nur wenige Individuen einer Art in ein isoliertes Gebiet (Insel, abgeschnittenes Gebirgstal), so können sich nun von ihrem Selektionswert unabhängige Mutationen aufgrund des Zufalls durchsetzen oder verlorengehen. Dies kann zu Formen führen, die in einzelnen Merkmalen nicht angepasst sind (beispielsweise auffällige Färbung, die sie als Beutetiere mehr gefährdet). Der Wirkungsgrad der Gendrift kann durch die mathematische Statistik erfasst werden.

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