Crispr Cas: Genschere heilt Erbkrankheit in menschlichem Embryo

Symbolbild Gen-Schere

Crispr Cas: Genschere heilt Erbkrankheit in menschlichem Embryo

Von Michael Lange

  • Forscher beeinflussen Befruchtung von menschlicher Ei-und Samenzelle.
  • Mit CRISPR/Cas reparieren sie genetisch dominante Erbkrankheit.
  • Umstrittene Keimbahntherapie rückt näher.
  • Ethiker warnen vor Tabubruch.

Genforscher aus den USA haben das Erbgut eines Embryos gezielt verändert. Mit Hilfe der Genschere CRISPR/Cas9 gelang der erwartete Durchbruch. Die Präzision der Genveränderung sei besser als bei früheren Versuchen, heißt es am Mittwoch (02.08.2017) in der Wissenschaftszeitschrift "Nature". Dennoch ist es nach Meinung vieler Experten zu früh, um das Verfahren in der Medizin einzusetzen.

Genetische Chirurgie an kranken Samenzellen

Mikroskopische Aufnahme zeigt menschliche Eizelle

Befruchtung im Reagenzglas

Das Team um Shoukhrat Mitalipov von der Oregon Health and Science University in Portland (USA) verwendete Spermien mit einem bekannten Genfehler. Die fehlerhaften Samenzellen wurden unter dem Mikroskop in gesunde Eizellen gespritzt (in vitro).

Gleichzeitig erhielt die Eizelle einen Bausatz aus Biomolekülen. Daraus entstanden während der Befruchtung im Innern der Eizelle die Crispr/Cas-Werkzeuge. Sie bestehen aus einem Sucher aus Ribonukleinsäure (CRISPR), der die fehlerhafte Stelle aus dem Erbgut der Spermien aufspürt, und einem Protein, der eigentlichen Genschere (Cas 9).

Der Sucher entdeckte die fehlerhafte Stelle im Erbmolekül, und die Schere schnitt genau dort. Anschließend wurde an dieser Stelle ein neues, korrektes Gen eingefügt. Nach der Befruchtung sollte die Eizelle nur noch korrekte Gene besitzen, so dass daraus ein gesunder Embryo heranwächst.

Genetischer Herzfehler korrigiert

Das Gen, das in diesem Fall repariert wurde, trägt den Namen MYBPC3. In den Spermien war es mutiert, so dass es zu einem Herzfehler führte. Die erblich bedingte Herzmuskelschwäche (Familiäre Hypertrophe Kardiomyopathie) ist eine von etwa 10.000 Erbkrankheiten, die durch einen einzelnen Genfehler verursacht werden. Der Herzmuskel der betroffenen Kinder pumpt unzuverlässig. Der Wechsel von Kontraktion und Entspannung im Herzen ist gestört. Die Erbkrankheit ist nicht heilbar, aber die Symptome lassen sich mildern. 

Durch den Einsatz der Genschere während der Befruchtung lässt sich nun verhindern, dass die Krankheit überhaupt entsteht.

Erfolg im Labor, kein Durchbruch für die Medizin

Mikroskopische Aufnahme mehrerer Embryonen

Nicht alle Embryonen wurden geheilt

42 von 58 Embryonen wurden so geheilt. Das sind 72,4 Prozent. Diese  Embryonen enthielten ausschließlich das gesunde Gen. Nach dem natürlichen Zufallsprinzip wären 50 Prozent der Embryonen ohne den Genfehler entstanden. Dennoch spricht der Prof. Klaus Rajewski, renommierte Genetiker des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in Berlin nicht von einem "wirklichen Durchbruch".

Nicht alle Embryonen waren gesund

Er verweist darauf, dass 28 Prozent der Embryonen sogenannte Reparaturdefekte aufwiesen. Die vergleichsweise geringe Fehlerquote sei ein Fortschritt, aber für den Einsatz in der Medizin immer noch zu fehlerhaft. "Alle entstehenden Embryonen müssten bei einer praktischen Anwendung zuvor mittels Präimplantationsdiagnostik (PID) getestet und dann gegebenenfalls aussortiert werden", gibt Rajewski zu Bedenken.

Auch die US-Forscher selbst mahnen zur Zurückhaltung, wollen aber weiter forschen. Zwar sind die Ergebnisse weit besser als bei früheren Versuchen chinesischer Genforscher, aber Fehler bei der Reparatur können die US-Forscher vorerst nicht ausschließen.

CRISPR-Cas9 (Aussprache: Krisper Kas) ist ein gentechnisches Verfahren, das auch als Gen-Schere bezeichnet wird. Wie mit einem Skalpell kann das Erbgut mit dieser biochemischen Methode verändert werden, deshalb spricht man auch von "Genome Editing". Eine Gensequenz kann präzise zerschnitten, ausgeschaltet oder durch eine andere ersetzt werden - ähnlich wie Textteile am Computer. Das funktioniert bei allen Zellen - Viren, Hefen, Pflanzen, Tieren und Menschen.

Die Forscherinnen Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna haben das Verfahren radikal vereinfacht und ihre Methode 2012 in der Fachzeitschrift "Science" beschrieben. CRISPR steht für "Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats"; es ist ein Teil des Erbguts von Mikroorganismen. Cas9 ist ein bestimmtes Protein, das mit Hilfe von Molekülen zu einer bestimmten Stelle der DNA geleitet wird und dort den Doppelstrang der DNA durchschneidet.

Unverantwortliches Wettrennen gegen die Ethik

Der Vorsitzende des Deutschen Ethikrates, der Theologe Peter Dabrock von der Universität Erlangen-Nürnberg, warnt vor einem Rennen um die Anwendung dieser sogenannten "Keimbahntherapie": "Forscher scheinen bereit zu sein, schwerste Gesundheitsrisiken für spätere Menschen in Kauf zu nehmen. So etwas wäre unverantwortlich."

Stand: 03.08.2017, 06:00