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Eine Revolution im Genlabor: Crispr/Cas9

PlayGrafik: Genschere zerschneidet Erbkrankheiten, HIV und Krebs.
Eine Revolution im Genlabor: Crispr/Cas9 | Video verfügbar bis 02.12.2022 | Bild: WDR

Eine Revolution im Genlabor: Crispr/Cas9. Mit dieser Entdeckung scheinen alle Grenzen zu fallen. Schon seit Tausenden von Jahren versucht der Mensch, in die Schöpfung einzugreifen. Anfangs geschah das nur über die klassische Zucht, also über sexuelle Fortpflanzung und die Kreuzung von unterschiedlichen Tierrassen und Pflanzensorten. Dann wurden das Labor zur Zuchtstation und die Gentechnik zum Werkzeug. Jetzt hat ein neues Werkzeug Einzug gefunden: Crispr/Cas9. Es hat das Potenzial, den Welthunger zu besiegen, Krankheiten zu heilen und sogar neue Menschen zu schaffen.

Die Anfänge der Gentechnik

Grafik: Die genmanipulierte Flavr Savr Tomate ist noch frisch während die normale Tomate schon verdirbt.
Die Flavr Savr Tomate besitzt ein Extra-Gen, das sie haltbarer macht. | Bild: WDR

Erst in den 1950er-Jahren wird klar: All die Informationen über Eigenschaften und Funktion eines Organismus sind in der DNA gespeichert. Verändert man diese Erbinformation, verändert man auch das Lebewesen. Von da an wird im Labor experimentiert. Die Forscher erzeugen zuerst nur zufällige Veränderungen, zum Beispiel mit radioaktiver Strahlung. Dann transportieren sie ausgewählte, fremde Gene direkt in Bakterien, Pflanzen und Tiere – die Geburtsstunde der Gentechnik.

Errungenschaften der Gentechnik

In der CRISPR-Sequenz der Bakterien-DNA wird DNA von Viren aufbewahrt.
CRISPR speichert DNA von Viren, die das Bakterium schon einmal angegriffen haben. | Bild: WDR

1974 erblickt die erste genmanipulierte Maus das Neonlicht eines Labors. In den 1980er-Jahren entsteht im Labor ein Bakterium, das Öl frisst. Das erste genmanipulierte Essen geht 1994 über den Ladentisch. Die Flavr Savr Tomate verdirbt viel langsamer, dank eines Extra-Gens. Es folgen federlose Hühner, nackte Mäuse, leuchtende Fische und durchsichtige Frösche. Auch Medikamente wie Insulin produzieren wir heute mit gentechnisch veränderten Organismen.

Revolution mit CRISPR

Grafik: Das Protein Cas9 zerschneidet Viren-DNA.
Das Protein Cas9 vergleicht die gespeicherte Viren-DNA mit der DNA von neu eindringenden Viren. Passen sie, wird das Virus unschädlich gemacht. | Bild: WDR

Aber die herkömmlichen gentechnischen Verfahren sind langwierig, kompliziert und teuer. Genau das ändert sich jetzt – mit Crispr/Cas9, einem revolutionären Werkzeug fürs Basteln an der DNA. Crispr (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) kommt natürlicherweise nur in der DNA von Bakterien vor. Es ist ein Abschnitt, in dem das Bakterium die zerstückelte Erbinformation ehemaliger Feinde aufbewahrt – von Viren.

Wie funktioniert CRISPR?

Grafik: Genschere CRISPR/Cas9 in verschiedenen Zellen.
Die Genschere CRISPR/Cas9 ist beliebig programmierbar und funktioniert in allen Organismen. | Bild: WDR

Von diesen Viren-DNA-Stücken macht das Bakterium laufend Kopien. Es sind die Steckbriefe der Bakterienfeinde. Zu Crispr gehört ein Helfer: das Protein Cas9. Es schnappt sich so einen Steckbrief und patrouilliert durch das Bakterium. Es sucht nach dem passenden Gegenstück. Sobald das Virus wieder angreift, erkennt Cas9 das passende Gegenstück in dessen DNA und zerschneidet sie. Das Virus ist damit unschädlich gemacht. Crispr/Cas9 ist also eine Art Immunabwehr der Bakterien.

Programmierbare Genschere

Grafik: Genschere zerschneidet Erbkrankheiten, HIV und Krebs.
Mit der Genschere CRISPR/Cas9 lassen sich wahrscheinlich viele Krankheiten heilen. | Bild: WDR

CRISPR ist schon seit den 1980er-Jahren bekannt, aber seine Funktionsweise wurde erst 2012 aufgedeckt. Die Biochemikerinnen Jennifer Doudna und die Mikrobiologin Emmanuelle Charpentier werden seither als Anwärterinnen auf den Nobelpreis gehandelt. Das Spannende an Crispr/Cas9 ist: Gentechniker können das System mit jedem erdenklichen Steckbrief bestücken und so programmieren, jede Stelle in einer DNA zu finden – und zwar in Bakterien genauso wie in Pflanzen, Tieren oder Menschen. Mit Crispr/Cas9 können Gene dann gezielt aus einer DNA herausgeschnitten, ausgetauscht, blockiert oder aktiviert werden – und zwar viel einfacher, billiger und schneller als je zuvor.

Fantastische Möglichkeiten

Mit der neuen Technik ließen sich Nutzpflanzen designen, die in Wüsten gedeihen und den Welthunger stillen könnten. Man könnte auch Malaria auslöschen, indem man die Überträgermücken entsprechend manipuliert. Vor allem aber denkt man daran, Krankheiten zu heilen – Erbkrankheiten, HIV und sogar Krebs. All das scheint erstrebenswert – und die Forscher arbeiten bereits fieberhaft daran.

Neue Gefahren und (unheimliche) Visionen

Grafik: Pipetten mit chinesischer und amerikanischer Fahne stechen in einen Embryo.
Chinesische und amerikanische Forscher experimentieren mit CRISPR/Cas9 bereits an menschlichen Embryonen. | Bild: WDR

Doch Crispr/Cas9 ist nicht unfehlbar. Die Genschere schneidet bislang noch oft abseits der gewollten Stelle. Das könnte böse Folgen haben: Was ist, wenn ein mit Crispr/Cas9 versehener Organismus unbeabsichtigt aus dem Labor entkommt? Oder wenn Menschen mit böser Absicht CRISPR/Cas9 als verheerende Waffe benutzen? Für größte Diskussionen sorgt aber momentan das Basteln an menschlichen Embryonen: In China und in den USA wagen Forscher diesen Schritt. Es geht zwar immer darum, Erbkrankheiten zu heilen. Aber die Versuche haben auch bewiesen: Es ist möglich menschliches Erbgut auf eine Weise zu verändern, die unumkehrbar ist.

Wenn wir aber eines Tages Erbkrankheiten systematisch eliminieren – warum nicht auch Mittelmäßigkeit? Nachkommen könnten getunt werden, mit strammen Körperbau, perfektem Immunsystem und größerer Intelligenz. Würde so eine neue Menschenrasse entstehen? Crispr/Cas9 gibt uns viele fantastische Möglichkeiten – aber die Technik beschert uns auch viele ethische und gesellschaftliche Herausforderungen.

Autor: Herbert Hackl (WDR)

Stand: 05.12.2017 19:05 Uhr

Sendetermin

Sa., 02.12.17 | 16:00 Uhr
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Produktion

Bayerischer Rundfunk
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