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Fluch oder Segen -- wie verändern uns Gentests und moderne Diagnostik

SENDETERMIN Mi, 5.10.2016 | 8:30 Uhr | SWR2

Das korrigierte Erbgut Gen-Chirurgie in der Praxis

SWR2 Wissen. Von Max Rauner

In der Gentechnik vollzieht sich eine Revolution. Eine neue Methode, Crispr genannt, erlaubt es, die DNA einzelner Zellen präzise zu verändern - schnell und kostengünstig. Der 14-jährige Gavriel könnte einer der ersten sein, die mit Crispr behandelt werden. Welches Potenzial hat die neue Gen-Chirurgie für die Medizin? Und welche Risiken stehen dagegen?

In einem Backstein-Haus im Norden von London lebt der 14-jährige Gavriel Rosenfeld mit seinen drei jüngeren Geschwistern und seinen Eltern Kerry und Doron. Gavriel hat die seltene Krankheit Muskeldystrophie vom Typ Duchenne. Wegen eines Genfehlers bilden seine Muskelzellen kein Dystrophin, ein Eiweiß, das die Zellen stabilisiert. Durch diesen Mangel schwinden die Muskeln. Auch die Herz- und Atemmuskulatur wird immer schwächer. Die Krankheit wird durch einen Genfehler auf dem X-Chromosom verursacht. Es ist eine der häufigeren Erbkrankheiten im Kindesalter. Die Lebenserwartung der Patienten liegt bei Mitte 20 bis 30. Doch Gavriels Schicksal könnte einen anderen Verlauf nehmen. Ronald Cohn, Kinderarzt in Kanada, möchte ihn mit Crispr behandeln. Er ist ein Verfechter der neuen Therapiemöglichkeiten: „Ich denke, mit der Crispr-Technology hat man viel größere Möglichkeiten, nicht nur von außen dem Körper ein Gen zu geben, das ihm fehlt, sondern das Gen direkt im Körper so zu verändern. Das macht die Technik so unglaublich attraktiv und eröffnet einen neuen Horizont.”

Wenn der Versuch genehmigt wird, wäre Gavriel einer der ersten Patienten, die mit der Gen-Chirurgie behandelt werden. Das Dystrophin-Gen, das das stabilisierende Protein für die Muskelzellen produziert, ist das größte Gen im Erbgut des Menschen. Bei Gavriel ist ein kleiner Teil dieses Gens fehlerhaft, nämlich doppelt vorhanden. Cohns Idee ist es, den überzähligen Abschnitt mithilfe von Crispr herauszuschneiden.

Die Crispr-Methode

Die DNA codiert genetische Information mithilfe von vier Molekülen, abgekürzt mit den Buchstaben G, A, T und C. Jedes Gen besteht aus tausenden bis hunderttausenden dieser Moleküle. Die neue Gentechnik Crispr ermöglicht, Passagen der DNA aufspüren und gezielt zu verändern. Zum Beispiel, um ein fehlerhaftes Gen zu korrigieren. Im englischen ist auch von "Gene editing" die Rede: vom Redigieren des Erbguts. Die Abkürzung "Crispr" steht für Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Biologen bezeichneten so zunächst besonders DNA-Abschnitte im Erbgut von Bakterien. Damit erkennen die Bakterien feindliche Viren - und machen diese unschädlich. Dieses bakterielle Abwehrsystem kann vom Menschen umprogrammiert werden.

Vor vier Jahren gelang diese Umprogrammierung der bakteriellen Abwehrsystems zwei Wissenschaftlerinnen und einem konkurrierenden Kollegen: Emmanuelle Charpentier, heute am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin, Jennifer Doudna von der University of California in Berkeley und Feng Zhang von der Harvard University. Sie verwandelten Crispr in ein Universalwerkzeug zur Veränderung des Erbguts. Der Wettlauf um die erste Behandlung eines Menschen hat begonnen.   

Die Wissenschaftlerinnen Jennifer A. Doudna und Emmanuelle Charpentier stehen nebeneinander und lächeln.

Die Wissenschaftlerinnen Jennifer A. Doudna und Emmanuelle Charpentier.


Gen-Chirurgie in der Petrischale

Ein internationales Forscherteam, unter ihnen die Mikrobiologin Daria Wojtal, begannen in Gavriels Fall mit Experimenten an Muskelzellen in der Petrischale, die mit einer maßgeschneiderten Crispr-Genschere behandelt wurden. In der somatischen Gentherapie genügt es dabei jedoch nicht, das Erbgut einer einzelnen Zelle zu reparieren. Vielmehr muss die Schere in so viele Muskelzellen wie möglich eingeschleust werden. Dafür nutzten die Forscher umfunktionierte Viren, die sie mit den Crispr-Molekülen beladen hatten und die als "Genfähren" genutzt wurden. Daria Wojtal testete dieses Prinzip an ein paar Millionen Körperzellen in der Petrischale.

Daria Wojtal im Labor des SickKids Hospitals

Daria Wojtal im Labor des SickKids Hospitals


Das Ergebnis der Experimente war, dass aus den Muskelzellen Gavriels die Duplikation entfernt werden konnte. Die DNA fügte sich durch die normalen Reparaturmechanismen wieder zusammen. Die für Gavriel so lebensnotwendige Dystrophin-Produktion war von null auf vier Prozent des Normalwertes angestiegen. Noch zu wenig, um Gavriel zu helfen, dafür wären mindestens fünf bis 20 Prozent notwendig – aber es ist ein Anfang.

Im nächsten Schritt hat Cohns Forschungsgruppe nun mithilfe von Crispr eine Maus geschaffen mit demselben Gendefekt wie bei Gavriel. An dem Tier wollen die Forscher testen, wie sie mithilfe anderer Gentaxis noch mehr Muskelzellen erreichen können. Außerdem müssen die Forscher prüfen, ob die Crispr-Schere die DNA nicht versehentlich auch an anderen Stellen durchtrennt. Off-target-Effekte heißen diese gefürchteten Kollateralschäden. Und schließlich müssen sie sichergehen, dass die umfunktionierten Viren keine Abwehrreaktion auslösen. Kein Zweifel: Für die ersten Patienten wird die Crispr-Technik eine riskante Behandlungsmethode sein. Die große ethische Frage ist, unter welchen Bedingungen sie am Menschen erprobt werden darf.  

Aktuelle Therapiekonzepte

Man unterscheidet zwei Arten möglicher Crispr-Therapien. Erstens die Keimbahntherapie, bei der man das Erbgut von Embryonen verändern würde. Solche Genveränderungen werden an spätere Generationen vererbt. Der Mensch könnte seine Nachkommen "designen" und die Evolution steuern, deshalb ist die Keimbahntherapie hoch umstritten. Fast alle Wissenschaftler lehnen sie derzeit ab, viele befürworten aber die Grundlagenforschung an Keimzellen.

Aufnahme eines Embryos in der Gebärmutter.

Aktuell lehnen die Mehrheit der Wissenschaftler Gentherapien an Keimzellen und Embryonen ab.

Bei der zweiten Art von Crispr-Medikamenten geht es um sogenannte somatische Therapien, also Veränderungen menschlicher Zellen, die nicht vererbt werden. Und hier gibt es wiederum zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze. Einerseits wollen Mediziner die Zellen von Patienten außerhalb des Körpers verändern und dem Patienten dann wieder zuführen. Zum Beispiel Immunzellen. Diese Methode zielt auf Aids und Krebs. Der andere Ansatz besteht darin, das Crispr-Werkzeug direkt in den Körper der Patienten einschleusen, wo es dann Körperzellen gezielt verändert. Auf diese Weise sollen Krankheiten wie die Muskeldystrophie geheilt werden.

Die Behandlung genetischer Krankheiten mithilfe von Crispr wäre ein Extremfall der individualisierten Medizin. Jeder Gendefekt ist einzigartig, deshalb müsste die Crispr-Medizin für jeden Patienten anders aussehen. Die Sicherheit und die Wirksamkeit könnten nicht wie bei gewöhnlichen Medikamenten in klinischen Studien mit vielen Probanden gleichzeitig getestet werden. Die Zulassungsbehörden müssen nun entscheiden, ob ihnen Computersimulationen sowie Versuche an Mäusen und im Reagenzglas ausreichen, um einen Heilversuch zu genehmigen. 

Gen-Chirurgie am Menschen – eine ethische Frage

In Berlin befasste sich in diesem Sommer auch der Deutsche Ethikrat mit der Gen-Chirurgie. 500 Teilnehmer waren zu der Jahrestagung des Expertenrats gekommen, Bundestagsabgeordnete, Wissenschaftler, Ärzte und Laien. Einziges Thema: Crispr.

Der Vorsitzende des Ethikrats, der evangelische Theologe Peter Dabrock, verglich die neue Gen-Chirurgie in seiner Begrüßung mit einem Gespenst. „Denn Gespenster „agieren“ auf der Schwelle von Leben und Nicht-Leben, bringen die etablierte Ordnung durcheinander, lehren das Fürchten und bestimmen, ja fremdbestimmen Denken, Fühlen und Handeln von Menschen“, so Dabrock. Und über dieses Gespenst wurde leidenschaftlich diskutiert. Im Kern der Debatte steht die Frage, inwiefern in die menschliche DNA eingegriffen werden soll und darf.- Dürfen Eingriffe bereits am Embryo vollzogen werden? Zu welchen Zwecken dürfen Gentherapien eingesetzt werden - nur zur Heilung oder gar zur Verbesserung von Menschen vor ihrer Geburt? Inwiefern muss Gen-Chirurgie, wenn man sie denn überhaupt erlaubt, gesetzlich reglementiert werden? Und wie soll man mit den Risiken umgehen, die Gentherapie-Versuche am Menschen mit sich bringen?

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