Meist ist der Fortschritt eine Schnecke. Im Fall Crispr-Cas9 ist es nicht so. Dieses gentechnische Verfahren, bei dem das Erbgut einfach und exakt verändert werden kann, hat sich in den Laboren wie ein Lauffeuer verbreitet. Vor drei Jahren wurde es vorgestellt. Seither nutzen es Forscher weltweit, um das Erbgut von Pflanzen, Tieren und menschlichen Zellen zu manipulieren. Sie sind begeistert, weil Experimente damit so schnell zu schaffen sind. Die Technik ist gut, preiswert und recht effizient. Eine neue Ära ist angebrochen, heißt es.

Doch es gibt auch Grund zur Sorge. Ein Gerücht macht die Runde, dass Forscher in China oder anderswo mit menschlichen Embryonen experimentieren. Eine wissenschaftliche Publikation darüber soll bereits im Begutachtungsprozess sein. Offenbar wurden die manipulierten Embryonen bislang nicht eingepflanzt und ausgetragen. Doch der Schritt dahin ist nicht groß.

So rückt nun nah, was seit Jahren eher als abstrakte Gefahr diskutiert wird: genetische Veränderungen der Keimbahn des Menschen. Manipulationen also, die an Eizellen, Samenzellen oder Embryonen erfolgen und damit von Generation zu Generation weitergegeben werden.

Ein solcher Eingriff ist tabu, darüber sind sich die meisten Forscher und Gesellschaften einig. Viele Länder, insgesamt sind es 40, verbieten ihn ohnehin. In Deutschland ist das im Embryonenschutzgesetz geregelt. Doch es gibt auch Staaten, China etwa, mit laxeren Regelungen. Und da das Herumdoktern im Erbgut nun so spielend einfach geworden ist, scheint es nur eine Frage der Zeit zu sein, bis die ersten manipulierten Babys zur Welt kommen.

Genforscher haben sich eilig zusammengetan, um vor dieser Entwicklung zu warnen. In Aufrufen, die kürzlich in den Wissenschaftsjournalen Nature und Science erschienen, sprechen sie sich gegen Eingriffe in die Keimbahn aus. Man habe schwerwiegende Bedenken wegen der ethischen Folgen und der Sicherheit. Die Methode berge unbekannte Risiken.

Freiwilliger Verzicht

Die Nature-Autoren um den US-Biochemiker Edward Lanphier schlagen ein freiwilliges Moratorium vor, in dem sich die Wissenschaftsgemeinde verpflichtet, die Finger von der menschlichen Keimbahn zu lassen. In dem Science-Beitrag umschifft das Autorenteam um David Baltimore vom California Institute for Technology in Pasadena den Begriff Moratorium. Die Forscher appellieren aber ebenso, Eingriffe in die menschliche Keimbahn mit aller Kraft zu unterbinden – auch in Ländern mit weniger strikten Gesetzen. Darüber hinaus schlagen sie Diskussionsforen und transparente Forschung vor.

Klar ist: Die Wissenschaftler sind nicht allein von ihrem moralischen Gewissen getrieben. Sie fürchten, dass die gesamte Crispr-Technik in Verruf geraten könnte. Das wäre ein herber Rückschlag, vor allem für die Grundlagenforschung, aber auch für diejenigen, die mit Patenten und Biotech-Firmen kommerzielles Interesse an der Methode haben.

Im Prinzip ist Crispr für Wissenschaftler ein Geschenk des Himmels. „Die Methode ist fantastisch. Experimente, die sich früher Jahre hinzogen, sind in ein paar Monaten geschafft. Das ist wirklich eine Revolution“, schwärmt zum Beispiel Klaus Rajewsky vom Max-Delbrück-Centrum (MDC) in Berlin-Buch. Sein Urteil hat Gewicht: Der renommierte Immunologe und Krebsforscher hat das Forschungsfeld seit Jahrzehnten im Blick. Er entwickelte in den 90er-Jahren die konditionalen Knockout-Mäuse, bei denen gezielt Gene in bestimmten Geweben und zu bestimmten Zeitpunkten aus- und eingeschaltet werden.

Rajewsky setzt in seinem Labor in Buch nun selbst die Crispr-Technik ein – für Grundlagenforschung. „Die Entdeckung dieses Werkzeugs war schon sensationell. Dann hat sich auch noch herausgestellt, dass es viel besser funktioniert, als man anfangs dachte“, berichtet er.

Zusammen mit Kollegen hat der Forscher dazu beigetragen, Crispr noch effizienter zu machen. Wie das Team Ende März im Fachmagazin Nature Biotechnology berichtete, hat es durch molekulare Tricks die Erfolgsrate der Methode um das Achtfache erhöht.

Die von Bakterien abgeschaute Crispr-Cas9-Technik ermöglicht es, Stellen im Erbgut genau anzusteuern, dort den Erbgut-Doppelstrang aufzubrechen und Gene oder DNA-Bausteine herauszuschneiden und/oder einzufügen. Fürs Aufbrechen bedient man sich des bakteriellen Enzyms Cas9, ein Eiweiß, das spezialisiert auf das Aufspalten von Nukleinsäuren wie DNA ist. Die Reparatur des Erbguts erfolgt wie von allein – jede Zelle verfügt über Mechanismen zum Flicken von DNA-Schäden.

Genau genommen hat die Zelle zweierlei Reparatursets: eines, das häufig zum Einsatz kommt und die Lücke im Erbgut einfach wieder schließt, und ein zweites, bei dem zugleich DNA-Bausteine oder -Abschnitte eingefügt werden können. Der Trick der MDC-Forscher: Mit Eiweißen und anderen Molekülen versperren sie den dominanten, einfachen Reparaturweg zeitweise, so dass der erwünschte zweite Weg eingeschlagen wird.

Auf diese Weise erhöhte sich in den Experimenten die Erfolgsrate: Bei mehr als 60 Prozent aller Mauszellen, in die per Crispr ein Gen eingefügt werden sollte, klappte es. Ohne die Tricks waren es weniger als zehn Prozent.

Für Rajewsky ist Crispr ein willkommenes Laborwerkzeug. Die Technik vereinfacht und beschleunigt seine Vorhaben. Mit seinem Team arbeitet er zum Beispiel daran, bösartige Tumore des Lymphsystems zu erforschen und Therapien zu entwickeln. „Wir können jetzt Experimente machen und andenken, die man bisher überhaupt nicht erwägen konnte“, sagt der Wissenschaftler.

Spannend ist die Technik auch für Stammzellforscher. Rajewskys MDC-Kollege Ralf Kühn etwa arbeitet mit menschlichen iPS-Zellen – das sind Körperzellen, die umprogrammiert wurden zu Stammzellen. An diesen Zellen kann er nun Genveränderungen vornehmen und direkt den Effekt studieren.

Eine Perspektive für die Anwendung von Crispr bei Patienten sieht Rajewsky in der sogenannten somatischen Gentherapie. Bei ihr erfolgt kein Eingriff in die Keimbahn, sondern das Erbgut wird nur in bestimmten Zellen oder Organen des Körpers verändert – beispielsweise in den Stammzellen des Knochenmarks, um Immundefekte zu heilen. Auf diesem Gebiet, so glaubt er, könnten genveränderte iPS-Zellen eines Tages eine wichtige Rolle spielen.

Absolut tabu ist für Rajewsky jedoch die genetische Veränderung von menschlichen Embryonen, Ei- oder Samenzellen. „Ich bin vollkommen gegen jede Manipulation der menschlichen Keimbahn“, sagt er und nennt zwei gute Gründe: „Zum einen ist die Crispr-Methode bei weitem nicht so ausgereift, wie sie sein müsste, wenn man einen Eingriff in die Keimbahn überhaupt in Betracht ziehen will“, sagt er. So könnte es passieren, dass der Eingriff doch mal an der falschen Stelle erfolgt. In der Kulturschale im Labor lässt sich das kontrollieren und korrigieren. Mit einem genveränderten Baby wäre dieser technische Fehler in der Welt.

Der zweite Grund, der dagegen spricht, das Erbgut von Embryonen zu verändern, ist das unvollkommene genetische Wissen. „Wir verstehen das Genom und die Genfunktionen nicht gut genug, um alle Konsequenzen eines solchen Eingriffs überblicken zu können“, sagt Rajewsky.

Er ist froh, dass die Kollegen die Aufrufe gestartet haben, und unterstützt ihre Ziele. Der Berliner Forscher hofft, dass sich die Wissenschaftsgemeinde darauf verständigen wird, die Finger von der menschlichen Keimbahn zu lassen. Für die westlichen Länder ist er optimistisch, dass es dabei bleibt. „Irgendwo auf der Welt wird das Tabu aber wohl doch gebrochen werden“, fürchtet er.

Experimente in China

In China existiert zum Beispiel, anders als in vielen europäischen Ländern, kein Gesetz, das den Eingriff in die menschliche Keimbahn verbietet. Es gibt lediglich Richtlinien des Gesundheitsministeriums, die die klinische Anwendung untersagen. Und so schreitet die Forschung in Richtung Keimbahnveränderung dort bislang ungehindert voran.

Vor gut einem Jahr stellte ein Team um Jiahao Sha und Xingxu Huang von der Nanjing Medical University die ersten Affen vor, bei denen die Keimbahn mit Crispr verändert wurde. Bei den Makakenzwillingen (siehe kleines Foto) haben die Forscher zwei Gene ausgeschaltet. Derartige genveränderte Tiere könnten als Modelle für menschliche Krankheiten dienen, sagen die chinesischen Forscher.

Einer von ihnen, Xingxu Huang, inzwischen an die ShanghaiTech University gewechselt, möchte die Genveränderung per Crispr nun an überzähligen menschlichen Embryonen erproben. Der Forscher wartet zurzeit auf grünes Licht der Ethikkommission seiner Uni.

Gut möglich, dass anderswo Experimente dieser Art schon stattgefunden haben. An überzählige Embryonen zu kommen, ist nicht schwer. Nicht überall gibt es strenge Auflagen für Fertilitäts-Kliniken. Man wird sehen, wie es sich mit dem Fortschritt in diesem Fall verhält.