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DNA-Doppelhelix

Neues Verfahren soll sicherer werden

Seit einigen Jahren revolutioniert ein einfaches und billiges Verfahren die Genetik. Laut einer internationalen Forschergruppe hat dieses zwar ein enormes Potenzial, um gesundheitliche und andere globale Probleme zu lösen, birgt aber auch Gefahren, z.B. könnte es die Population einer Art verändern. Sie fordern nun entsprechende Sicherheitsvorkehrungen.

Genetiker-Apell 30.07.2015

Gentechnische Revolution

Der Aufruf in "Science":

"Safeguarding gene drive experiments in the laboratory" von Omar S. Akbari et al., erschienen am 30. Juli 2015.

Das CRISPR/Cas9-Verfahren wurde 2012 in "Science" publiziert. Maßgeblich an der Entwicklung beteiligt waren die US-Wissenschaftlerin Jennifer Doudna und die Französin Emmanuelle Charpentier. Letztere hat auch an den Wiener Max F. Perutz Laboratories (MFPL) gearbeitet.

Die Wissenschaftler nutzten einen damals neu entdeckten RNA-Komplex (CRISPR), um eine "DNA-Schere" (ein sogenanntes Restriktionsenzym) an Stellen von Erbgut zu steuern, wo sie dann schneiden sollten. Das ist die Voraussetzung für alle Arbeiten, um Erbgut künstlich zu verändern bzw. neue Erbinformationen einzuschleusen. Die Methode ist aber wesentlich effizienter als die bisher bekannten Verfahren.

Doch bald nach dem Einsatz der Methode - sie nutzt übrigens Abwehrmechanismen von Bakterien gegen Viren - wurden bei bestimmten Anwendungen des Verfahrens Bedenken laut. Theoretisch könnte man damit zum Beispiel das Genom von bestimmten Insekten so verändern, dass sich diese Veränderungen an alle Nachkommen weitervererben.

Wissenschaftler um Ethan Bier von der University of California haben dazu ein Verfahren auf Basis von CRISPR/Cas9 entwickelt. Dieses als "Gene-Drive" bezeichnete Phänomen stellt die Gesetze der klassischen Vererbungslehre auf den Kopf. Kommen auf diese Weise veränderte Organismen frei, könnten sie ihr Erbgut unkontrolliert an die Wild-Typ-Insekten der gleichen Art weitergeben und damit die gesamte Wild-Population einer Art verändern.

Natürliches Beispiel

Einen solchen "Gene Drive" haben Wissenschaftler bereits vor vielen Jahrzehnten in der Natur beobachten können. Jürgen Knoblich vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) in Wien, der gemeinsam mit seinem Kollegen Peter Duchek an dem nun publizierten Vorschlag für Sicherheitsvorkehrungen mitgearbeitet hat: "Das 'Gene Drive'-Phänomen wurde bei der Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) beobachtet. Das war in den 1950er-Jahren. Seit den 1920er-Jahren hatte man die Fliegen in Labors gezüchtet, um mit ihnen genetische Studien durchzuführen. In den 1950er- und 1960er-Jahren bemerkte man, dass man die Labor-Drosophilas nicht mehr mit jenen aus der freien Natur kreuzen konnte."

Die Ursache: Von Milben hatten sich "hüpfende Gene" (solche Gene zielen ausschließlich auf ihre eigene Vermehrung ab; Anm.) in den in der Natur vorkommenden Fruchtfliegen verbreitet. Und dies mit einer Rasanz und Durchsetzungsfähigkeit, die man bis dahin so nicht beobachtet hatte. Die Untersuchungen zeigten, dass sich diese Elemente so in das Erbgut eingefügt hatten, dass sie an alle Nachkommen weitergegeben wurden.

Knoblich: "Normalerweise wird Erbgut, das nicht direkt zu einem Überlebensvorteil führt, aufgrund der Mendelschen Gesetze wieder aus der Keimbahn entfernt." Beim "Gene Drive" überwuchert hingegen die neue Erbsubstanz binnen weniger Generationen die alte, auch wenn sie zu einem Nachteil führt.

Der Wiener Wissenschaftler: "Es geht nicht darum, eine Methode zu verbieten. Wir begrüßen es aber, dass hier Forscher ihre Verantwortung erkannt haben, lange bevor der Gesetzgeber entsprechend handeln kann. Gene-drive-Experimente komplett zu verbieten, wäre unserer Meinung nach auch falsch. Sie könnten zum Beispiel dazu verwendet werden, Anopheles-Mücken so zu verändern dass sie keine Malaria übertragen können. Damit könnte diese Krankheit vielleicht komplett ausgerottet werden."

science.ORF.at/APA

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