Erbliche Krankheiten mit der nobelpreisgekrönten CRISPR-Geneditierung behandeln

Fortschritte bei der als genetische Schere bezeichneten, sehr präzisen und praktischen Geneditierungstechnik, die mit dem Chemienobelpreis 2020 gewürdigt wurde, CRISPR, leiten die Ära der Korrektur germinaler, also erblicher genetischer Schäden ein.

Das schnelle, präzise und leicht einsetzbare CRISPR-Cas9 hat Genomeditierung effizienter und auch die Veränderung der menschlichen Keimbahn, also die Vererbung über Spermien und Eizellen, praktikabler gemacht. Präzise punktuelle Veränderungen verringerten zudem viele der ethischen Hürden, die zur Verhinderung von Genveränderungen errichtet wurden, und der Bedenken. 

Der Co-Direktor des Instituts für angewandte Ethik an der University of California in San Diego, Dr. John H. Evans, schreibt: "Die ethische Debatte über die sogenannte menschliche Geneditierung dauert seit mehr als 50 Jahren an". "Fast die ganze Zeit bestand Einigkeit über eine moralische Unterscheidung zwischen somatischer und menschlicher Keimbahnbearbeitung."

Hinweis: Forschungen nach der Kartierung des menschlichen Genoms zeigten, dass die meisten krebsverursachenden Schäden, also Mutationen, in Körperzellen entstehen. Solche Mutationen heißen somatische Mutationen. Diese Schäden werden nicht an Nachkommen vererbt. Die wenigen Mutationen in Fortpflanzungszellen können dagegen weitergegeben werden und das Krebsrisiko erhöhen. Sie werden als Keimbahn- beziehungsweise erbliche Mutationen bezeichnet.

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Große Erwartungen an die Wissenschaft bei genetischen Krankheiten – ethische Debatten sollten sich entspannen

In Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) argumentiert Evans in einem Artikel, dass viele starke bioethische Argumente, die Keimbahnbearbeitung einst zu einem ausführlich diskutierten Konzept machten, im CRISPR-Zeitalter an Bedeutung verlieren.

Evans und eine wachsende Zahl anderer Ethiker sagen, die moralische Trennlinie, die wissenschaftliches Denken über Keimbahn- und somatische Zellveränderungen lange getrennt habe, werde sichtbar schwächer.

Die Ankündigung von He Jianqui aus dem Jahr 2018, in China menschliche Embryonen mittels CRISPR verändert und die als Lulu und Nana bekannten Zwillinge hervorgebracht zu haben, löste weltweit ernste Bedenken aus und stärkte Regeln zur Keimbahnbearbeitung. Trotz weltweiter Kritik an seinem dreisten Menschenexperiment öffnete seine Forschung zugleich die Tür zu gemäßigteren Sichtweisen auf die Manipulation von Keimbahngenen. Politische Entscheidungsträger verfolgten Richtlinien zur Machbarkeit solcher Forschung in milderem Ton. Offenbar interessierten sich rasch mehr Wissenschaftler für mögliche Behandlungen durch Veränderungen genetischer Sequenzen in Keimbahn-DNA.

Evans schrieb in PNAS: "In der vorherrschenden bioethischen Debatte der Vereinigten Staaten und des Vereinigten Königreichs mit dem größten Einfluss auf Wissenschaftspolitik hat die Unterscheidung zwischen somatischen Zellen und Keimbahn an Kraft verloren. China führte trotz der Geburt keimbahnveränderter Kinder den Zweiten Internationalen Gipfel zur menschlichen Keimbahnbearbeitung an. Es teilte die Ansicht, dass Eingriffe grundsätzlich akzeptabel seien, sofern CRISPR sicher ist und der Schutz menschlicher Versuchspersonen eingehalten wird."

Eine neue Behandlungsklasse entsteht: Genomeditierung

Genomeditierung bezeichnet mehrere Technologien, mit denen Wissenschaftler Teile des genetischen Codes eines Organismus „neu schreiben“ können. DNA-Sequenzen können entfernt, an fast jeder Position ergänzt oder verändert werden. Gegenüber anderen Technologien ist CRISPR-Cas9 schneller, effizienter und leichter einzusetzen. Nach Ansicht immer mehr Biologen hat CRISPR mit diesem leistungsfähigen biologischen Werkzeug einen neuen Horizont des Möglichen eröffnet.

Diesmal keine Erfindung, sondern eine „tiefgehende Beobachtung“

Obwohl CRISPR nach Hochtechnologie klingt, wurde es nicht im Labor erfunden. Die Technik ist eine Anpassung eines natürlich vorkommenden Genomeditierungssystems von Bakterien und Archaeen. Diese nehmen winzigste genetische Materialsequenzen eindringender Viren auf und bilden aus ihnen DNA-Abschnitte, die CRISPR-Sequenzen heißen.

Solche wiederholten Sequenzen erlauben Bakterien und Archaeen, Viren bei einem erneuten Eindringen wiederzuerkennen. Greifen Bakteriophagen wieder an, erzeugen sie RNA aus den CRISPR-Sequenzen und nehmen virale Gene ins Visier. Anschließend zerschneidet das Enzym Cas9 diese Gene und zerstört damit das Virus wirksam. Dieses Erinnern an infektiöse Viren entspricht in vieler Hinsicht einem primitiveren Abwehrsystem, das ähnlich wie das weit komplexere Immunsystem der Säugetiere mit seinen Gedächtnis-B- und T-Zellen arbeitet.

Jennifer Doudna von der University of California in Berkeley und Emmanuelle Charpentier vom Institut Pasteur in Paris erhielten für ihre gemeinsame Arbeit an CRISPR-Cas9 den Chemienobelpreis 2020. Entwickelt und benannt wurde die Technologie zunächst vom spanischen Biologen Francis Mojica, Professor an der Universität Alicante. Er gehörte jedoch nicht zu den Preisträgern.

Evans betont, als CRISPR Anfang der 2010er-Jahre zu einem starken Laborwerkzeug wurde, habe die Fehlvorstellung vorgeherrscht, "Keimbahnmodifikation werde immer unmöglich bleiben".

Evans sagt: "Als klar wurde, dass manche Wissenschaftler im Labor menschliche Embryonen mit CRISPR verändern wollten, veröffentlichten viele wissenschaftliche Gruppen Dokumente zur Keimbahnbearbeitung, die überwiegend das Vermeiden von Schaden forderten."

Evans zufolge lehnten etwa die American Society of Gene and Cell Therapy und die japanische Gesellschaft für Gentherapie im August 2015 Geneditierung oder Genmodifikation menschlicher Embryonalzellen wegen „Sicherheits- und ethischer Bedenken“ zur Keimbahnbearbeitung ab.

Erste therapeutische Versuche am Menschen mit CRISPR haben begonnen

Die ersten klinischen CRISPR-Studien am Menschen begannen. Ein Team von Intellia Therapeutics und Regeneron Pharmaceuticals führte die erste klinische Studie zur somatischen Geneditierung mit CRISPR in vivo beim Menschen durch. In The New England Journal of Medicine beschrieb die Gruppe die Entwicklung einer CRISPR-Technik zur Behandlung der Transthyretin-Amyloidose (ATTR-Amyloidose) und berichtete, dass im Rahmen einer klinischen Phase-1-Studie sechs Patienten mit NTLA-2001 behandelt wurden. Die Ergebnisse dieser kleinen Untersuchung sind vielversprechend.

Fazit

Trotz ethischer Bedenken wurde Geneditierung durch die CRISPR-Revolution bei menschlichen Zellen, Pflanzen und Tieren eingesetzt. Die anfänglich strenge Haltung und die Bedenken wurden milder. CRISPR besitzt das Potenzial, den Umgang mit Keimbahn- beziehungsweise Erbkrankheiten, die weltweit jedes Jahr Millionen Menschen betreffen, erheblich zu verbessern.

Die erste klinische Geneditierungsstudie am Menschen betrifft somatische Veränderungen und ist auf Erfolgskurs. Entscheidend ist die Frage, wie lange die Veränderung anhält. Bei Mäusen können Genveränderungen bis zu 1 Jahr stabil bleiben; beim Menschen wurde dies zuvor nie erprobt. Die Ergebnisse nach 28 Tagen sind positiv. Zur Keimbahnbearbeitung bestehen Bedenken, eine gemeinsame Leitlinie fehlt. Wissenschaftler und Bioethiker arbeiten deshalb an einer klaren Anwendungsleitlinie. Eine endgültige Heilung erblicher Krankheiten scheint nur durch Keimbahn-Genomeditierung möglich.

Da genetische Werkzeuge immer leistungsfähiger werden, sollten wir uns darauf konzentrieren, warum wir sie einsetzen, und auf „Was getan werden kann, sollte getan werden“.