Die Ankündigung des chinesischen Forschers He Jiankui, die ersten geneditierten Babys der Welt geschaffen zu haben - Zwillinge, deren Genome mithilfe der CRISPR-Technologie als Embryonen verändert wurden - erschütterte die wissenschaftliche Welt und löste einen Strudel ethischer Kontroversen aus. Das Experiment würde, wenn sein Ergebnis durch Peer Review bestätigt wird, die CRISPR-Anwendung beim Menschen sicherlich weiter führen als bisher. Aber wo genau stehen die CRISPR-Babys auf dem sich schnell bewegenden Gebiet der genetischen Bearbeitung?
Seine Arbeit (die noch nicht in einem Fachjournal veröffentlicht oder unabhängig überprüft wurde) umfasste die Herstellung von Embryonen von einer gesunden Mutter und einem HIV-positiven Vater und die Anwendung des Gen-Editier-Tools CRISPR-Cas9 auf diese Embryonen, um das CCR5-Gen zu entfernen. Dadurch kann HIV in Zellen eindringen. Diese CRISPR-modifizierten Embryonen führten zu einer Schwangerschaft und schließlich zur Geburt von Zwillingsmädchen namens Lulu und Nana. Einem der Kinder fehlen angeblich beide funktionellen Kopien des CCR5-Gens, was sie daran hindern würde, sich jemals mit HIV zu infizieren, während das andere Kind eine funktionelle Kopie hat, was bedeutet, dass sie sich möglicherweise immer noch mit dem Virus infiziert.
Die Geburt von Lulu und Nana wäre sicherlich eine Premiere auf dem aufstrebenden Gebiet der Geneditierung. Aber Kiran Musunuru, Kardiologe und Genetiker an der Perelman School of Medicine der Universität von Pennsylvania, der ein vorläufiges Manuskript von He's Team für die Associated Press durchgesehen hat, sagt, dass seine Ankündigung „in keiner Weise einen wissenschaftlichen Fortschritt darstellt“, weil „nichts zuvor verhindert wurde Forscher, die menschliche Embryonen daran hinderten, dasselbe zu tun, mit Ausnahme ihrer eigenen Ethik und Moral. “
CRISPR (steht für Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats) ist ein genetisches Material, das in Bakterien und anderen Prokaryoten vorkommt und zur gezielten Bestimmung spezifischer DNA-Bestände verwendet werden kann. Die Technologie funktioniert, indem ein sorgfältig programmierter RNA-Strang in eine Zelle eingeführt wird. Die RNA kann eine Zielsequenz von DNA lokalisieren und mit Hilfe eines Enzyms (am häufigsten Cas9) die DNA an der vorgesehenen Stelle schneiden. Die nativen DNA-Reparaturmechanismen der Zelle reparieren den Bruch und entfernen einen Teil der genetischen Sequenz. Die Forscher können auch einen gewünschten DNA-Strang in die Zelle einfügen, der gegen das gerade geschnittene Gen ausgetauscht wird.
Im Jahr 2012 nutzte ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Jennifer Doudna von der University of California, Berkeley, und Emmanuelle Charpentier, jetzt vom Max-Planck-Institut, (und fast zeitgleich von der litauischen Forscherin Virginijus Siksnys) CRISPR-Sequenzen zum Schneiden und Bearbeiten prokaryotische oder einzellige DNA. Ein halbes Jahr später entwickelten mehrere Wissenschaftler, angefangen bei Feng Zhang vom Broad Institute und der George Church von Harvard, eine Möglichkeit, CRISPR zum Editieren von vielzelliger DNA, auch beim Menschen, zu verwenden.
Die Studien revolutionierten die Geneditierung. Die Einfachheit und Effizienz von CRISPR haben frühere Techniken aus dem Wasser geworfen.
Der erste CRISPR-Durchbruch bei menschlichen Embryonen gelang 2015, als die chinesischen Wissenschaftler Canquan Zhou und Junjiu Huang CRISPR verwendeten, um ein Gen zu entfernen, das bei Mutation die Bluterkrankung Beta-Thalassämie verursacht. Keiner der resultierenden Embryonen wurde jedoch als erfolgreich angesehen; Sie zeigten unbeabsichtigte genetische Veränderungen sowie Mosaikeffekte, was bedeutete, dass die Zellen die CRISPR-induzierten Veränderungen nicht einheitlich übernahmen. In einem entscheidenden Unterschied zu seiner Arbeit verwendeten Zhou und Huang bei ihren Forschungen dreikernige Zygoten (ein Ei, zwei Spermien), die sich nicht zu erwachsenen Menschen hätten entwickeln können, wenn sie in einen Mutterleib implantiert worden wären.
Letztes Jahr baute ein Team um Shoukhrat Mitalipov von der Oregon Health & Science University auf Zhou und Huangs Arbeit auf und setzte CRISPR erfolgreich ein, um eine genetische Variante aus Embryonen zu entfernen, die eine hypertrophe Kardiomyopathie verursacht, eine tödliche Herzerkrankung. Mitalipovs Embryonen waren lebensfähig und es fehlten die unbeabsichtigten Bearbeitungen und Mosaiken früherer Experimente, aber die Forscher ließen sie nicht länger als drei Tage entwickeln. Zu diesem Zeitpunkt wurden sie getrennt und genetisch analysiert. In einer Erklärung schrieb Mitalipov, dass er „im Gegensatz zu seiner eigenen Forschung ein normales Gen mutiert und dann die Embryonen transferiert, um eine Schwangerschaft einzurichten, anscheinend mit wenig wissenschaftlicher Kontrolle. Das Ergebnis dieser Arbeit ist unvorhersehbar und es fehlt die Genauigkeit einer gut geplanten klinischen Studie. “
Mehrere Wissenschaftler, die an der Entwicklung der CRISPR-Technologie mitgewirkt haben, haben He zensiert. Zhang forderte ein „Moratorium für die Implantation von bearbeiteten Embryonen“, bis die Technologie weiter voranschreitet. Church nahm jedoch eine moderatere Haltung ein und stellte einige seiner Entscheidungen in Frage, teilte der Wissenschaft jedoch mit : „Irgendwann müssen wir sagen, wir haben Hunderte von Tierstudien durchgeführt und wir haben ziemlich viele Studien mit menschlichen Embryonen durchgeführt.“
Die CRISPR-Technologie hat ein breites Anwendungsspektrum, insbesondere in der Landwirtschaft und der Pharmaindustrie. In den letzten Jahren hat CRISPR jedoch auch Einzug in die klinische Forschung gehalten, wobei der Schwerpunkt auf der Prävention menschlicher Krankheiten liegt.
Chinesische Wissenschaftler haben 2016 als erste den Weg geebnet, CRISPR-editierte Zellen in einen Menschen zu injizieren. Die erste ähnliche Studie in den USA ist derzeit in der Rekrutierung. Es zielt darauf ab, Krebspatienten zu helfen, indem sie ihre T-Zellen entfernen, optimieren, um sie bei der Bekämpfung von Krebszellen wirksamer zu machen, und die modifizierten Immunzellen wieder in die Blutbahnen der Patienten einführen. Ein entscheidender Unterschied zwischen diesem Arbeitsbereich und der Bearbeitung von Embryonen besteht nach Ansicht des leitenden Forschers Edward Stadtmauer darin, dass bei der „ex vivo“ -Arbeit genetische Veränderungen außerhalb des Körpers des Patienten und nur an einem bestimmten Zelltyp vorgenommen werden. Im Gegensatz dazu kann eine Veränderung der embryonalen Zellen Auswirkungen auf jede einzelne Zelle im Körper der resultierenden Person haben, und diese "Keimbahn" -Änderungen würden auch an zukünftige Nachkommen weitergegeben.
Er scheint die Wut über die Geburt der Zwillinge vorausgesehen zu haben. In einem Video, das an dem Tag auf YouTube gepostet wurde, als die Nachrichten bekannt wurden, sagt er auf Englisch: „Ich verstehe, dass meine Arbeit kontrovers sein wird, aber ich glaube, dass Familien diese Technologie brauchen, und ich bin bereit, die Kritik für sie anzunehmen.“
Er Jiankui spricht auf dem zweiten internationalen Gipfel zur Bearbeitung des menschlichen Genoms am 28. November 2018. (Public Domain) Wie vorhergesagt, wurde seine Arbeit von Wissenschaftlern und Ethikern gleichermaßen verurteilt. Ein Gremium der Nationalen Akademie der Wissenschaften kam kürzlich zu dem Schluss, dass Keimbahnveränderungen am Menschen zulässig sein könnten, "aber erst nach viel mehr Forschung, um angemessene Risiko- / Nutzenstandards zu erfüllen", "unter strenger Aufsicht" und nur aus "zwingenden Gründen", wie zum Beispiel dem Zulassen von Paaren mit vererbbare, unbehandelbare Krankheiten, um gesunde Kinder zu haben. Die chinesische Anleitung, die klinische Forschung, die gegen „ethische oder moralische Grundsätze“ verstößt, verbietet, ist nicht eindeutig. Chinas stellvertretender Minister für Wissenschaft und Technologie bezeichnete seine Forschungen jedoch als einen „offensichtlichen“ Verstoß gegen das Gesetz über das staatliche Fernsehen.
Seine Arbeit, die im Geheimen durchgeführt wurde und als Forschung für die Entwicklung von AIDS-Impfstoffen in Form von Einverständniserklärungen von Teilnehmern identifiziert wurde, wird derzeit von den örtlichen Gesundheits- und Ethikbehörden gemeinsam untersucht. Darüber hinaus veröffentlichte das Shenzen HarMoniCare Hospital, dessen Ethik als anerkannt eingestuft wurde, eine Erklärung, in der seine Beteiligung abgelehnt wurde.
Da seine Arbeit, obwohl sie in einer Zeitschrift eingereicht wurde, noch nicht von Fachleuten begutachtet und veröffentlicht wurde, ist es unmöglich zu beurteilen, ob seine genetische Bearbeitung erfolgreich war oder nicht. Musunuru sagt, dass die Daten, die er gesehen hat, Mosaikismus in mindestens einer Plazenta und eine Off-Target-Bearbeitung in einem Embryo anzeigten (aber nicht in Plazenta-Proben). Bei seiner Präsentation auf dem Gen-Editing-Gipfel in Hongkong in dieser Woche waren einige Kollegen von seinen Ergebnissen überzeugt, andere haben laut Nature noch offene Fragen.
Abgesehen von der Richtigkeit der Behauptungen von He haben die Wissenschaftler größere Besorgnis geäußert, da Menschen ohne das CCR5-Gen anfälliger für andere Krankheiten wie Influenza sein können. Er hat sich auch über die Anwendung von CRISPR lustig gemacht, wenn es andere wirksame Methoden gibt, die es HIV-positiven Paaren ermöglichen, gesunde Kinder zu bekommen, z. Seine Methode, bei der Sperma gewaschen und die Gene der Embryonen bearbeitet werden, kann jedoch Kinder hervorbringen, die immun gegen HIV-Infektionen sind. Aber natürlich wirft jede Bearbeitung der Keimbahn einen Sumpf ethischer Fragen auf, da Lulu und Nana unbeabsichtigte Mutationen in ihrem Genom weitergeben könnten, falls sie sich entscheiden, Kinder zu haben.
Angesichts des internationalen Aufruhrs befürchten Experten auch, dass der unbekümmerte Ansatz von He die künftige Forschung abschrecken und möglicherweise zu ähnlichen Protokollexperimenten führen könnte.
"Ich würde dies nicht als historische Leistung bezeichnen", sagt Musunuru. "Ich würde das eine historische ethische Verletzung nennen."
