Gene Editing: Anwendungen und Ethik

Genetic engineering and Biotechnologie have come quite far. The words of Nobel laureate Sydney Brenner, “Progress in science depends on new techniques, new discoveries and new ideas, probably in that order”, could not be truer for gene editing. Genbearbeitung applications span various industries, most notably food and Gesundheitswesen. It refers to specific intentional alterations to the DNA sequence of a cell, tissue or organism to effect a desired change. The alterations range from a simple base pair insertion to large deletions. This pet peeve of genetic engineers- first appeared in the 1980s- relies on DNA cutting enzymes called nucleases and the cells’ own DNA repair machinery. The overall strategy remains consistent even today, but enhanced with multi-fold higher specificity and efficiency.  The three gene editing strategies in vogue include zinc-finger nucleases (ZFNs), Transkriptionsaktivator-ähnliche Effektornukleasen (TALENs) und "clustered regularly inter-spaced short palindromic repeats" (CRISPR) zusammen mit dem Cas9-Protein.

Das Aufkommen der CRISPRDank der CAS9-Technologie ist die Bearbeitung von Genomen seit 2012 viel weniger umständlich und "benutzerfreundlicher" geworden. Doch die Genom-Editierung ist nach wie vor mit einem ethischen Rätsel behaftet.

Die Vorteile des Gen-Editierens zeigen sich zweifellos am deutlichsten in der weltweiten Nahrungsmittelversorgung und bei klinischen Therapien. In den folgenden Abschnitten werde ich die Auswirkungen und Bedenken des Gene Editing auf jeden dieser Bereiche einzeln erörtern. Doch bevor wir uns mit den Vor- und Nachteilen des Gene Editing befassen, ist es wichtig zu verstehen, dass die derzeitigen Produkte der Genbearbeitung sind unterschiedlich von den konventionell diskutierten und weitgehend abgelehnten genetisch veränderten Organismen (GVO). Klassische GVO tragen Transgene von Bakterien oder Viren. Gentechnisch veränderte Organismen hingegen enthalten keine Bestandteile von Bakterien/Viren oder anderen Arten. Dies ist möglich, da die bei der Genbearbeitung verwendeten Nukleasen nicht in den Zellen verbleiben, nachdem die Arbeit erledigt ist.

Anwendungen der Genbearbeitung: Ackerbau und Viehzucht 

From an agricultural point of view, the world is already facing a scarcity in food supply, which can only be expected to get worse with the changing climate and uncertain water supplies. Thus, it is important to generate crops that are more resistant to droughts, cold temperature, pests and other infectious agents. Livestock animals are integral to the agricultural practices, particularly in view of the high meat consumption globally. A primary objective while modifying livestock genes is to increase the amount of lean muscle, making them more valuable for consumption. A primary benefit of gene editing over conventional breeding strategies is its ability to change the genome of an entire generation in a single go. This saves a lot of time that will be spent otherwise to bring about the desired change in each population.

Dabei ist jedoch unbedingt darauf zu achten, dass wir keine hochgradig invasive Pflanzenart schaffen, die schädliche Auswirkungen auf die Umwelt haben könnte. In der Zwischenzeit bleibt abzuwarten, ob gentechnisch veränderte Kulturpflanzen und Nutztiere in der Gesellschaft eine größere Akzeptanz finden als GVO.

Die GVO haben in der Öffentlichkeit einen düsteren Eindruck hinterlassen. Kann #Geneditierung das nächste große Ding in der #agriculture? https://t.co/Dloy7cUdEj pic.twitter.com/AhHIbpnDc2

- BOSS Magazin (@BOSSNewsNetwork) April 27, 2018

 

Anwendungen der Genbearbeitung: Klinische Therapien

Die Kliniken sind der Bereich, in dem die Auswirkungen der Genbearbeitung am unmittelbarsten zu spüren sind und in dem daher auch am meisten über die Vor- und Nachteile diskutiert und gestritten wird. Die Gentherapie verspricht, verschiedene genetische Störungen zu korrigieren, darunter - aber nicht nur - Sichelzellenanämie, Chorea Huntington und Muskeldystrophie. Während die meisten Gen-Editing-Strategien im klinischen Umfeld ein ex-vivo Ansatzes sind einige Krankheiten möglicherweise nicht für diese Verfahren geeignet. In solchen Fällen, in vivo Gentechnische Hilfsmittel müssen eingesetzt werden. In ganz besonderen Fällen, in denen künftige Eltern ein erhöhtes Risiko haben, Nachkommen mit schwerwiegenden genetischen Störungen zu bekommen, müssen wir vielleicht sogar Keimbahn-/Embryo-Editing in Betracht ziehen. Durch Keimbahn-Editierung (Editierung der Geschlechtszellen) können wir das kranke Gen vollständig aus dem Stammbaum entfernen und die Übertragung auf künftige Generationen verhindern. Das Embryo-Editing würde es ebenfalls ermöglichen, das kranke Gen im gesamten Organismus, einschließlich der Keimbahn, zu eliminieren. Seit 2017 sind wir nun in der Lage, menschliche Embryonen genetisch zu verändern. Aber nur weil wir einen menschlichen Embryo verändern können, heißt das, dass wir das auch tun sollten?

.@UMNGesundheit 1TP3Forschung war die Grundlage für einen Meilenstein #GenBearbeitung Versuch https://t.co/2U2HYbSdlG #UMNProud

— U of M Forschung (@UMNresearch) November 27, 2017

 

Ethische Debatte

Dies ist der Raum, in dem die gesellschaftliche und ethische Debatte über Anwendungen des Gene Editing geführt werden muss. Wie wird entschieden, welche Fälle Keimbahn- oder Embryo-Editing rechtfertigen? Wer zieht die Grenze für ex vivo gegen in vivo Therapie? Man könnte argumentieren, dass Gen-Editierung bei verheerenden genetischen Krankheiten - wie der Huntington-Krankheit - erlaubt sein sollte. Aber was ist mit Menschen mit weniger lebensbedrohlichen Behinderungen, wie Zwergenwuchs oder erbliche Blindheit/Taubheit?

Es besteht auch die Sorge, dass Menschen versuchen, nichtpathologische menschliche Eigenschaften zu verändern - genetisches Human Enhancement zu kosmetischen Zwecken. Anstelle der plastischen Chirurgie könnten sich Menschen für genetische Mittel zur dauerhaften kosmetischen Verbesserung ihrer selbst entscheiden. Man kann sich ein Szenario vorstellen, in dem ein weniger "attraktives" körperliches Merkmal psychisches Leid verursachen und eine kosmetische Verbesserung rechtfertigen könnte.

Und schließlich: "Genom-Editierung oder nicht"? Auch wenn wir die technischen Möglichkeiten zum Editieren von Genomen erreicht haben, müssen die Wissenschaftler nicht nur die ethischen Aspekte des Editierens, sondern auch die Sicherheit des betreffenden Organismus und die potenziellen Auswirkungen dieser Genveränderung auf die Umwelt erörtern und berücksichtigen. Aufsichtsbehörden auf der ganzen Welt müssen mit strengen Richtlinien und Vorschriften festlegen, bei welchen genetischen Krankheiten Gen-Editing gerechtfertigt ist und bei welchen nicht. Sie müssen auch festlegen, wer Zugang zu dieser Technologie erhält. Nur die Reichen, die es sich leisten können, oder auch die armen Bevölkerungsgruppen und Stämme, in denen eine verheerende genetische Krankheit häufiger vorkommt. Es muss unbedingt sichergestellt werden, dass diese kritischen Entscheidungen von einer humanitären Perspektive geleitet werden und nicht nur von marketingstrategischen Erwägungen.

Aus technologischer Sicht befinden wir uns auf einem beispiellosen Weg der Entdeckung und Erfindung zur Verbesserung der Genbearbeitung. Das Einzige, was uns jetzt noch aufhält, ist unsere Vorstellungskraft. Schon bald werden wir über eine Technologie für das Gene Editing verfügen, die nur minimale oder gar keine Nebenwirkungen hat. Daher ist es jetzt an der Zeit, über die ethische Belastung auf diesem bahnbrechenden Weg zu einer besseren und gesünderen Welt zu sprechen.

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