Am 28. November behauptete He Jiankui vor einem vollbesetzten Konferenzraum auf dem Zweiten Internationalen Gipfel zur Bearbeitung menschlicher Genome in Hongkong, die Genome von zwei in China geborenen Zwillingsmädchen, Lulu und Nana, bearbeitet zu haben.
Wissenschaftler der Southern University of Science and Technology in Guangdong, China, verurteilten He’s Forschung mit der Begründung, er habe „ernsthaft gegen die akademische Ethik und den Verhaltenskodex verstoßen“, und Philosophen und Bioethiker tauchten schnell in den Morast der Bearbeitung menschlicher Genome ein. Ich werde mich also nicht mit diesem Thema befassen. Was ich ansprechen möchte, ist das, was wir gelernt haben: wie er diese Babys gemacht hat.
Ich bin theoretisch ein pensionierter Professor der Abteilung für Biomedizinische Wissenschaften an der Colorado State University. Seit mehr als 50 Jahren erforsche ich zahlreiche Aspekte der assistierten Reproduktionstechnologie, einschließlich des Klonens und der genetischen Veränderung von Säugetierembryonen, so dass ich an fast allen Forschungen über „Designer-Babys“ und die gesundheitlichen Probleme, die sie möglicherweise haben, interessiert bin.
Eine Premiere?
Auf der Konferenz gab er einen allgemeinen Überblick über die Wissenschaft. Während solche Forschungen normalerweise der wissenschaftlichen Gemeinschaft durch eine Veröffentlichung in einer von Experten begutachteten Zeitschrift vorgestellt werden, was er nach eigenen Angaben auch zu tun beabsichtigt, können wir einen groben Eindruck davon gewinnen, wie er diese veränderten Babys geschaffen hat. Dies ist etwas, das bereits bei anderen Tierarten und erst letztes Jahr bei menschlichen Embryonen erfolgreich durchgeführt wurde – letztere wurden jedoch nicht einer Frau eingepflanzt. Er sagt, dass er das Verfahren drei Jahre lang an Mäusen und Affen getestet hat, bevor er dazu überging, an menschlichen Embryonen zu arbeiten.
Es besteht kein Zweifel daran, dass präzise genetische Veränderungen an menschlichen Spermien, Eiern, Embryonen und sogar an einigen Zellen von Erwachsenen vorgenommen werden können. Solche Veränderungen sind bei Mäusen, Schweinen und verschiedenen anderen Säugetieren bis zum Überdruss durchgeführt worden. Daher ist es für Wissenschaftler wie mich offensichtlich, dass die gleichen genetischen Veränderungen auch beim Menschen vorgenommen werden können und werden. Der einfachste Weg, genetische Veränderungen vorzunehmen, beginnt beim Embryo.
Der Werkzeugkasten
Die derzeit angesagteste Strategie zur Veränderung der DNA ist das CRISPR/Cas-9 Gen-Editing-Tool, das präzise genetische Veränderungen in lebenden Zellen vornehmen kann. Obwohl es schon seit Jahren andere Werkzeuge gibt, ist der CRISPR/Cas-9-Ansatz einfacher, leichter, genauer und kostengünstiger.
Die Funktionsweise ist vom Konzept her einfach. Die Cas-9-Komponente ist eine molekulare Schere, die die DNA an der Stelle schneidet, die durch ein kleines Stück RNA, die so genannte „CRISPR-Vorlage“, vorgegeben ist. Sobald die DNA geschnitten ist, kann ein Gen an dieser Stelle verändert werden. Der Schnitt wird dann von Enzymen repariert, die bereits in den Zellen vorhanden sind.
In diesem Fall zielte er auf ein Gen ab, das ein Protein auf der Oberfläche von Zellen namens CCR5 produziert. Das HIV-Virus benutzt dieses Protein, um sich an die Zelle zu heften und sie zu infizieren. Seine Idee war es, CCR5 genetisch so zu verändern, dass HIV die Zellen nicht mehr infizieren kann, so dass die Mädchen resistent gegen das Virus werden.
Bislang hat er nicht genau erklärt, wie er CCR5 ausgeschaltet hat und welcher Art die genetische Veränderung war. Aber diese Art der „Deaktivierung“ wird in der Forschung routinemäßig angewendet.
Wie er es gemacht hat
Aus dem von ihm präsentierten Diagramm geht hervor, dass er das CRISPR/Cas-9-System in eine Eizelle injizierte, während er gleichzeitig ein Spermium injizierte, um sie zu befruchten. Danach teilte sich die Eizelle und bildete einen Ball aus Dutzenden von Zellen – den Embryo. In diesem Stadium entnahm er jedem Embryo ein paar Zellen, um festzustellen, ob die gewünschte genetische Veränderung eingetreten war. Meiner Erfahrung nach wurden die Embryonen zu diesem Zeitpunkt wahrscheinlich eingefroren. Nach Abschluss der Analyse hat er wahrscheinlich die veränderten Embryonen aufgetaut und die besten in die Gebärmutter der Mutter zurückverpflanzt, um sie bis zur Geburt auszutragen. Embryonen ohne die Änderungen oder mit falschen Änderungen würden entweder verworfen oder für die Forschung verwendet.
Für viele Anwendungen ist es ideal, alle Änderungen an den Genen im Ein-Zell-Stadium vorzunehmen. Wenn der Embryo dann seine DNA dupliziert und sich teilt, um einen zweizelligen Embryo zu bilden, wird die genetische Veränderung ebenfalls dupliziert. Dies setzt sich fort, so dass jede Zelle des entstehenden Babys die genetische Veränderung aufweist.
Es hat jedoch den Anschein, dass die genetische Veränderung in diesem Fall erst im Zweizellenstadium oder später auftrat, da einige Zellen in den Babys die Veränderung aufwiesen, während andere nicht betroffen waren. Diese Situation wird als Mosaizismus bezeichnet, weil das Kind ein Mosaik aus normalen und veränderten Zellen ist.
Gefahren des Embryo-Editing?
Was könnte bei einem gen-editierten Embryo schiefgehen? Eine ganze Menge.
Die erste Panne ist, dass keine Veränderung vorgenommen wurde, was häufig vorkommt. Eine Variante ist, dass die Veränderung in einigen Zellen des Embryos auftritt, aber nicht in allen Zellen, wie es bei diesen Babys der Fall war.
Die häufigste Befürchtung sind die so genannten Nicht-Ziel-Effekte, bei denen die genetische Veränderung vorgenommen wird, aber an anderen Stellen im Genom unbeabsichtigte Veränderungen auftreten. Eine Veränderung an der falschen Stelle kann zu allen möglichen Entwicklungsproblemen führen, z. B. zu einer abnormen Organentwicklung, Fehlgeburten und sogar zu Krebserkrankungen.
Aus seiner Folie geht hervor, dass er die Genome – den vollständigen genetischen Bauplan für jedes Kind – in mehreren Phasen der Schwangerschaft sequenziert hat, um festzustellen, ob es unerwünschte Veränderungen gab, die allerdings nicht immer leicht zu finden sind. Solange jedoch keine unabhängigen Wissenschaftler die DNA der beiden kleinen Mädchen untersuchen können, werden wir die Ergebnisse nicht kennen. Aus den Ergebnissen, die er bisher mitgeteilt hat, geht auch nicht hervor, ob diese genetische Veränderung an die nächste Generation weitergegeben werden kann.
Ein weiteres häufiges Problem, auf das bereits hingewiesen wurde, ist der Mosaizismus, der bei einem dieser Zwillinge aufgetreten zu sein scheint. Wenn einige Zellen bearbeitet werden und andere nicht, könnte das Baby beispielsweise Leberzellen haben, die das bearbeitete Gen enthalten, und Herzzellen, die die normale Version haben. Das kann zu ernsten Problemen führen oder auch nicht.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Manipulation von Embryonen in vitro – außerhalb ihrer normalen Umgebung im Fortpflanzungstrakt -, wo wir die normale Ernährung, den Sauerstoffgehalt, die Hormone und Wachstumsfaktoren nicht genau nachbilden können, zu Entwicklungsanomalien wie übergroßen Föten, Stoffwechselproblemen usw. führen könnte. Dies geschieht manchmal bei Routineverfahren wie der In-vitro-Fertilisation, wenn nicht versucht wird, genetische Veränderungen vorzunehmen.
Glücklicherweise ist die Natur recht gut darin, abnormale Embryonen durch Embryonentod und Spontanabtreibung auszusortieren. Sogar in gesunden menschlichen Populationen, die sich normal fortpflanzen, stirbt fast die Hälfte der Embryonen, bevor die Frau überhaupt weiß, dass sie schwanger ist.
Wir entwerfen bereits Babys – und das hat seine Vorteile
Während ich betont habe, was alles schief gehen kann, glaube ich, dass sich die Wissenschaft so entwickeln wird, dass gentechnisch veränderte Babys gesünder sein werden als unveränderte. Und diese Verbesserungen werden an künftige Generationen weitergegeben werden. Schwerwiegende genetische Anomalien wie das Tay-Sachs-Syndrom könnten durch genetische Veränderungen aus einer Familie entfernt werden.
Mit Hilfe der so genannten genetischen Präimplantationsdiagnostik (PID) werden bereits Designer-Babys geboren. Einige wenige Zellen von Embryonen werden auf Dutzende und möglicherweise Hunderte von genetischen Anomalien wie Down-Syndrom, zystische Fibrose und Tay-Sachs-Syndrom untersucht, um nur einige zu nennen. Die Eltern können auch die Embryonen des gewünschten Geschlechts auswählen. Meiner Meinung nach ist die Auswahl der zu implantierenden Embryonen eindeutig die Herstellung von Designer-Babys.
Noch einen Schritt weiter geht die PID, die sich nicht nur auf die Beseitigung von Krankheiten beschränkt. Ein zukünftiges Elternteil kann auch andere Merkmale auswählen. Wenn einer der zukünftigen Elternteile unfruchtbar ist, gibt es Kataloge, die die Rasse, die Größe und das Gewicht und sogar das Bildungsniveau eines Spermien- oder Eizellenspenders angeben, der auch frei von größeren genetischen Defekten und frei von AIDS und anderen Geschlechtskrankheiten sein muss.
Wenn die Verfahren als ethisch und moralisch akzeptabel erachtet werden, werden meiner Meinung nach die meisten genetischen Veränderungen, die bei der Bearbeitung von Embryonen vorgenommen werden, wie er sagt, eher die Beseitigung schädlicher Merkmale als die Hinzufügung erwünschter Merkmale beinhalten. Da die Veränderungen gezielt vorgenommen werden, werden sie präziser und weniger schädlich sein als die Mutationen, die zufällig in der DNA von praktisch allen Spermien und Eizellen auf natürliche Weise auftreten.
Bei all diesen Fortpflanzungstechnologien gibt es noch eine weitere Überlegung: die enormen Kosten der beschriebenen Verfahren. Inwieweit sollte die Gesellschaft die knappen medizinischen Ressourcen in die Anwendung solcher Techniken investieren, zumal die Vorteile wahrscheinlich vor allem wohlhabenderen Familien zugute kommen werden?
Diese Gesichtspunkte müssen bei der Bewertung möglicher genetischer Manipulationen am Menschen berücksichtigt werden.