Verhinderung von Erbkrankheiten: Forscher erzeugen Embryonen mit drei Eltern

Ein Vater, zwei Mütter: Wissenschaftler aus den USA haben menschliche Embryonen erzeugt, die das Erbgut dreier Erwachsener in sich tragen. Mit der Methode könnten bestimmte Erbkrankheiten ausgeschaltet werden - doch ob sie jemals wirklich beim Menschen angewendet wird, ist fraglich.

Künstliche Befruchtung (Archivbild): Embryonen tragen Erbgut dreier Eltern Zur Großansicht
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Künstliche Befruchtung (Archivbild): Embryonen tragen Erbgut dreier Eltern

Ein Kind trägt je einen Teil des Erbguts seiner Eltern in sich, eine Hälfte von der Mutter, eine Hälfte vom Vater. Grundsätzlich kommt das hin - doch eine Ausnahme verschiebt das Gleichgewicht etwas. Denn neben der großen Menge des Erbgutmoleküls DNA, die im Zellkern zu finden ist, gibt es auch noch ein wenig Erbgut an anderer Stelle: in den sogenannten Mitochondrien, die auch als Kraftwerke der Zelle bezeichnet werden. Diese kleinen Strukturen werden in aller Regel nur von der Mutter weitervererbt - weil sie sich in der Eizelle finden, nicht aber im Kopf des Spermiums.

Eine Reihe von Erbkrankheiten, sogenannte Mitochondriopathien, gehen auf Gendefekte in den Mitochondrien zurück. Schätzungen gegen davon aus, dass etwa eins von 5000 bis 10.000 Neugeborenen an einer dieser Krankheiten leidet, zu deren Symptomen unter anderem epileptische Anfälle oder Nierenversagen zählen können.

Forscher haben nun im Labor menschliche Embryonen erzeugt, die das Erbgut aus dem Zellkern einer Frau und eines Mannes sowie die Mitochondrien einer weiteren Frau in sich tragen. Eventuell ließen sich auf diesem Weg einmal Mitochondriopathien verhindern. Bisher ist dies reine Grundlagenforschung. Bei den Embryonen handelt es sich um Ansammlungen von um die hundert Zellen. Aus diesen stellen die Forscher dann Stammzelllinien her, wie das Team von der Oregon Health & Sciences University im Fachmagazin "Nature" schreibt. Über ähnliche Experimente hatten britische Forscher in den Jahren 2008 und 2010 berichtet.

Für die Technik benötigen die US-Forscher zwei Eizellen. Aus einer wird der Zellkern entfernt, sie enthält also Mitochondrien und deren Erbgut. In diese Eizelle wird der Kern einer zweiten Eizelle übertragen - sie würde bei einer künftigen Anwendung von einer Frau stammen, die eine Mitochondriopathie vererben würde. Anschließend wird die Eizelle mit einem Spermium befruchtet. Die Forscher um Shoukhrat Mitalipov transferierten Zellkern-DNA in 64 unbefruchtete Eizellen. Nach der Befruchtung entwickelten sich 13 von ihnen normal zu Embryonen.

Parallel wird die Sicherheit der Methode an Rhesusaffen studiert. Wie die Forscher berichten, haben sich mehrere 2009 geborene Affen normal entwickelt.

Dass die Anwendung sicher ist, steht dadurch allerdings noch längst nicht fest. Auch müssen die ethischen Probleme, die sowohl mit Eizellspenden als auch mit einer Erbgutmanipulation dieser Art einhergehen, bedacht werden.

wbr/AP

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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 sogenannte Nukleinsäuren: 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.