Erneut haben Forscher es gewagt, menschliche Embryonen genetisch zu verändern. In China erfolgten derartige Eingriffe, die hierzulande verboten sind, bereits dreimal. Mit der Genschere Crispr-Cas haben Forscher erstmals 2015 versucht, einzelne Gene gezielt zu verändern. Sonderlich erfolgreich waren sie dabei allerdings nicht.

Nun legen Wissenschaftler aus den USA und aus Südkorea nach. Ihnen ist es tatsächlich gelungen, per Crispr-Cas einen Erbgutdefekt erfolgreich zu beheben. Wie sie im Fachmagazin Nature berichten, haben sie eine Genveränderung (Mutation) korrigiert, die bei einer erblichen Herzkrankheit auftritt, der Hypertrophen Kardiomyopathie. Mit dem Verfahren könne man eines Tages Tausende Erbkrankheiten verhindern, schreibt das Team um Shoukhrat Mitalipov von der Oregon Health and Science University in Portland.

Bei der Hypertrophen Kardiomyopathie verdickt sich der Herzmuskel, was zum plötzlichen Herztod führen kann. Die Krankheit betrifft einen von 500 Menschen. Das Team um Mitalipov korrigierte in seinen Experimenten das Gen MYBPC3. Es ist bei etwa 40 Prozent der Menschen mit Hypertropher Kardiomyopathie verändert. Wenn ein Elternteil diese Mutation hat, liegt die Wahrscheinlichkeit bei 50 Prozent, dass auch das Kind sie erbt.

Keine Mosaik-Effekte

Für das Experiment wurden Samenzellen von einem an dieser Herzkrankheit leidenden Mann mit Eizellen zusammengeführt, die gesunde Frauen gespendet hatten. Zusammen mit den Spermien injizierten die Forscher die Ingredienzien für die Genschere Crispr-Cas. Dazu gehören unter anderem das Enzym Cas9, das den DNA-Doppelstrang aufbricht, ein Lotsen-Molekül, das Cas9 an die gewünschte Stelle dirigiert, sowie ein Stück künstlich hergestellte DNA, das die mutierte Sequenz in dem Gen ersetzen soll.

Die Forscher ließen die derart behandelten Embryonen ein paar Tage in der Petrischale bis zum sogenannten Blastozystenstadium heranwachsen. Danach zerstörten sie ihre Versuchsobjekte, um die einzelnen Zellen zu untersuchen.

Verglichen mit bisherigen Genreparaturversuchen per Crispr-Cas waren sie erstaunlich erfolgreich. Gut 72 Prozent der Embryonen, also 42 von insgesamt 58 Embryonen, trugen keinen Gendefekt mehr, berichten Mitalipov und seine Kollegen vom Salk Institute im kalifornischen La Jolla und vom Institute for Basic Science in Südkorea. Ohne den Eingriff hätte die Wahrscheinlichkeit bei 50 Prozent gelegen.

Erfolgsrate von 90 bis 100 Prozent

Diese Erfolgsrate ist experimentell beachtlich, für den Einsatz in der Praxis jedoch viel zu gering. Die Forscher wollen sie verbessern. „Wir streben eine Erfolgsrate von 90 bis 100 Prozent an“, sagt Mitalipov.

Überzeugender waren andere Resultate. Zum einen setzte die Genschere tatsächlich gezielt an und trennte das Erbgut aller 58 getesteten Embryonen an der vorgesehenen Stelle auf. Zum anderen war das defekte Gen bei den 42 erfolgreich behandelten Embryonen vollständig behoben. In den chinesischen Versuchen hatte sich bei den Embryonen meist ein Mosaik aus korrigierten und nicht-korrigierten Zellen ergeben – was für therapeutische Zwecke wertlos ist.

„Dass weder das Mosaik-Problem auftrat noch sogenannte Off-Target-Effekte, bei denen der DNA-Strang zusätzlich an nicht erwünschten Stellen durchtrennt wird, ist bemerkenswert. Dazu könnte beigetragen haben, dass Crispr-Cas bereits im Moment der Befruchtung zum Einsatz kam“, urteilt Klaus Rajewsky, der sich am Max-Delbrück-Centrum für molekulare Medizin in Berlin-Buch mit der Technologie befasst.

Korrekte Genkopie

In den Experimenten der chinesischen Forscher war die Genschere erst hinzugefügt worden, nachdem die Befruchtung schon erfolgt war und die Zelle sich zu teilen begonnen hatte. Der frühe Einsatz der Genschere brachte ein weiteres Phänomen ans Licht. Bei der Reparatur orientierten sich die Zellen zumeist an der korrekten Genkopie, die von der Eizelle stammte, und nicht – wie eigentlich erwartet – an dem künstlichen DNA-Strang, der zum „Reparaturset“ gehörte.

Rajewsky findet diese Entdeckung hochinteressant. Man könnte sie für die Crispr-Cas-Technik nutzbar machen, sagt er. Und sie bringt Licht in frühe Stadien der Embryonalentwicklung. „Es ist ja nicht unerwartet, dass im Stadium der Befruchtung besondere Reparaturmechanismen benötigt werden. Die dafür notwendigen Moleküle könnten schon in der Eizelle angelegt sein“, sagt Rajewsky.

Jenseits all dieser interessanten wissenschaftlichen Erkenntnisse hält er jedoch wenig von der Idee, genetische Krankheiten durch eine Keimbahntherapie, also durch Eingriffe in Eizellen, Samenzellen oder Embryonen, zu heilen.

Ungelöste Risiken

„Ich sehe für derartige Eingriffe keinen erheblichen Bedarf“, sagt der renommierte Immunologe und Krebsforscher. Die meisten Erbkrankheiten könne man auch mithilfe der Präimplantationsdiagnostik vermeiden. Bei diesem Verfahren, das im Rahmen einer künstlichen Befruchtung stattfindet, werden in einem frühen embryonalen Stadium einzelne Zellen entnommen und genetisch untersucht. So lassen sich jene Embryonen finden und aussortieren, die eine bestimmte Krankheit tragen.

Auch andere deutsche Experten sehen die Bemühungen, die Keimbahntherapie voranzutreiben kritisch. Martin Lohse, Chef des Berliner Max-Delbrück-Centrums, hält die Embryo-Experimente von Mitalipov und seinen Kollegen für verfrüht. „Bei dieser Technologie sind noch so viele Fragen zur Sicherheit und Effizienz zu klären. Dazu muss man nicht an menschlichen Embryonen forschen“, sagt er.

Wettrennen unter Laboren aus China, den USA und England

Crispr-Cas biete durchaus die große Chance, genetische Krankheiten zu verhindern. Diese Anwendung sei jedoch der allerletzte Schritt. „Vorrang sollte die ethisch weniger brisante somatische Gentherapie haben“, sagt Lohse. Bei der somatischen Gentherapie erfolgt der Eingriff nicht im Embryonalstadium sondern an den Zellen von Patienten – etwa des Immunsystems.

Peter Dabrock, Vorsitzender des Deutschen Ethikrates, glaubt offenbar nicht an Mäßigung. Er beobachtet ein Wettrennen unter Laboren aus China, den USA und England, die Ersten zu sein bei der Keimbahntherapie. Er verweist auf viele ungelöste biologische Risiken. „Wer hier nicht nahezu 100-prozentige Sicherheit garantieren kann, führt unverantwortliche Versuche an menschlichem Leben durch“, mahnt der Theologe. Er wünsche sich eine Resolution der Vereinten Nationen, die zumindest die Implantation genmanipulierter Embryonen so lange verbietet, bis dadurch verursachte Gesundheitsrisiken ausgeschlossen werden können.