Ein Kind, das in seinen Körperzellen eine dritte Kopie des Chromosoms 21 trägt © Kirill Kudryavtsev/AFP/Getty Images

Nach nur drei Wochen war das unerwünschte Chromosom still. Zusammengepresst und dicht verpackt in einer Stammzelle schlummerte Nummer 21 handlungsunfähig in der Petrischale. Die Entwicklungsbiologin Jeanne B. Lawrence und ihre Kollegen von der Uni von Massachusetts hatten es ausgeschaltet.

Menschen mit Downsyndrom haben von dieser Nummer 21, dem kleinsten Chromosom des Erbguts, eine Kopie zu viel in jeder Zelle: drei statt zwei. So auch der Mann, aus dessen Zellen die Forscher die Stammzellen für ihren Versuch züchteten. Neben Äußerlichkeiten wie den oft mandelfömigen Augen und der Stupsnase verursacht so eine Trisomie 21 eine langsamere körperliche und geistige Entwicklung. Die Betroffenen leiden häufiger an angeborenen Herzfehlern, Magen- und Darmstörungen und erkranken oft an einer frühen Form der Alzheimer-Demenz. Zumindest in der Zellkultur setzten die Wissenschaftler aus den USA nun die dafür verantwortliche dritte Kopie des Chromosoms 21 außer Gefecht.

"Wir hoffen, dass unser Grundlagennachweis spannende Wege weist, das Downsyndrom neu zu untersuchen", sagt die Hauptautorin Lawrence, deren Studie nun im Magazin Nature erschienen ist. "In den vergangenen zehn Jahren hat es große Fortschritte gegeben im Bemühen, Defekte, die auf einzelnen Genen basieren, zu korrigieren", sagt Lawrence. Die Idee, irgendwann einmal Veranlagungen behandeln zu können, die mehrere Hundert Gene auf einem ganzen Chromosom betreffen, sei nun zumindest vorstellbar. 

Die Professorin für Zell- und Entwicklungsbiologie verweist auf Erfolge in der riskanten Gentherapie. Hierbei experimentieren Forscher damit, genetische Informationen in die Zellen von Menschen zu schleusen, um fehlerhafte Vorgänge im Erbgut zu beheben. Bei einzelnen Menschen mit seltenen angeborenen Erkrankungen wie der Immunschwäche ADA-SCID oder dem Nervenleiden Adrenoleukodystrophie (ALD) konnte der Verlauf gestoppt werden. Doch es gibt auch viele Rückschläge: Patienten, deren Immunsystem etwa nach dem Eingriff in die Kerne ihrer Zellen überreagierte und sie tötete.

Bernhard Horsthemke dämpft daher allzu hohe Erwartungen an die neuen Studienergebnisse. Der Leiter der Humangenetik am Uni-Klinikum in Essen sagt: "In absehbarer Zeit oder gar in den kommenden zehn Jahren sehe ich keine Chance auf einen therapeutischen Nutzen." Es gehe hier schließlich um den ersten Nachweis, dass sich ein gesamtes Chromosom in menschlichen Zellen abschalten ließe. Ob dabei wirklich alle für das Downsyndrom relevanten Gene ruhen, wie stabil diese Stilllegung sei und welche Folgen sie noch haben könnte, müsse sich erst zeigen.

"Dass bei einigen natürlicherweise vorkommenden Umbauten von Chromosomen einzelne Gene inaktiviert werden können, ist lange bekannt", sagt Horsthemke. "Da schwappen die Effekte eines Gens über, das normalerweise überschüssige X-Chromosomen abstellt." Genau dieses X-Inaktivierungsgen, kurz XIST, nutzten die Wissenschaftler um Jeanne Lawrence.  

XIST hat im menschlichen Erbgut eine entscheidende Funktion. Es regelt die Betriebsamkeit der Gene in den Geschlechtschromosomen von Frauen. Sie besitzen zwei X-Chromosomen, von denen eines in der frühen Entwicklung ruhiggestellt wird. Dies ist nötig, da im Laufe der Evolution das X-Chromosom doppelte Aufgaben übernahm, nachdem sich bei Männern das Y-Chromosom für das Geschlecht ausprägte.