Erbgut vor der Geburt so zurechtschneiden, dass ein Mensch geboren wird, wie Mediziner und Eltern ihn sich wünschen? Längst schon ist nicht mehr die Frage, ob das geht. Sondern vielmehr: Wann macht es der Erste? Und: Sollte es erlaubt sein?

Die Wissenschaft wartet nicht, bis sich alle geeinigt haben. Ein Genforscherteam aus Portland hat mit seinen Experimenten an erbkranken Embryonen die Grenze des technisch Machbaren soeben beachtlich ausgeweitet: "Aufregend", sagen die einen. "Unverantwortlich" die anderen.

Erbkrankheiten entfernen – noch vor der Geburt

Im Reagenzglas schufen die Wissenschaftler künstlich gesunde Embryonen, die einen Gendefekt enthalten hätten, wären sie natürlich entstanden (Nature: Hong Ma et al., 2017). Nie zuvor war das so fehlerfrei gelungen. Hätte man diese Embryonen nicht nach knapp fünf Tagen – in einer Phase also, in der sie aus 64 bis 128 Zellen bestanden – im Labor abgetötet, sondern in die Gebärmutter einer Frau eingepflanzt, wären vielleicht lebensfähige Föten herangereift. Sie hätten ohne die sonst unheilbare, mitunter lebensbedrohliche Herzmuskelschwäche geboren werden können. Allerdings ist nur schwer vorherzusagen, ob und wann die Kinder, die die Mutation tragen, die Krankheit wirklich entwickelt hätten.

Warum man nicht längst solche Designerbabys schafft? Neben ethischen Bedenken gibt es noch ganz praktische Probleme: Bisher sind sich alle Forscher einig, dass die Technik dafür noch zu fehleranfällig und riskant ist, als dass man sie an Menschen ausprobieren sollte. Was das Team um die Genforscher Shoukhrat Mitalipov
 und Hong Ma geschafft hat, zeigt aber einmal mehr: Genetisch modifizierte Kinder sind nicht mehr nur prinzipiell möglich (ZEIT Nr. 44/14). Sollte sich das Risiko für Nebenwirkungen in den kommenden Jahren weiter senken lassen, wird es irgendwann jemand ausprobieren.

Welche Risiken diese Art der selbst gemachten Evolution birgt, ist unklar. Sollten wir zulassen, dass mit auf Jahrzehnten unabsehbaren Folgen in das menschliche Erbgut unwiderruflich eingegriffen wird? Was ist mit den möglichen Nebenwirkungen, die vorgeburtliche Eingriffe in die DNA haben könnten? Sollte der Mensch sein Schicksal lieber nicht herausfordern oder sogar unbedingt selbst in die Hand nehmen?

Zu verlockend gut, um es nicht zu tun

Es ist das neue Allzweckwerkzeug von Genforschern namens Crispr/Cas9, kurz Crispr, die all diese Fragen so dringlich macht. Mit ihr lassen sich beliebige Gene direkt ausschalten, einfügen oder umschreiben. So präzise und leicht wie mit keiner anderen Methode – so gut, dass Genforschern, Biotechunternehmern und Mikrobiologen selbst kaum Zeit bleibt, den Fortschritt zu hinterfragen.

Crispr - So funktioniert das neue Universalwerkzeug der Gentechnik Günstig, leicht zu handhaben und enorm effektiv: Crispr revolutioniert die Gentechnik. Das Erbgut aller Lebewesen lässt sich damit beliebig formen, wie das Video zeigt.

Während manche vor Übereifer warnen (Nature: Lanphier et al., 2015) oder gar ein Moratorium fordern, testen andere  – wie Shoukhrat Mitalipov, bekannt für seine provoziernden Gentech-Experimente, und Labor-Kollegin Hong Ma vom Zentrum für embryonale Zell- und Gentherapie in Portland, Oregon – die Grenzen des Machbaren aus.

Was für sich genommen reine Grundlagenforschung ist – ein sehr technischer Beitrag dazu –, betrifft zugleich die gesamte Existenz des Menschen: Forscher wollen durch Crispr Krankheiten heilen und Paaren, von denen einer oder beide die Veranlagung für eine Erbkrankheit tragen, zu gesundem Nachwuchs verhelfen. Ein Beispiel für so eine Erbkrankheit ist die besagte lebensgefährliche Herzmuskelschwäche (HCM). Einer von 500 Menschen erkrankt daran, in immerhin 40 Prozent der Familien mit einer HCM-Geschichte ist die Ursache klar zu benennen: Das Gen MYBPC3 auf Chromosom 11 ist mutiert. Trägt jemand diesen Fehler in seinem Erbgut, besteht ein Risiko von 5o Prozent, dass dessen Kinder mit der Herzmuskelschwäche geboren werden.

Paare, die von solch vererbbaren Risiken wissen, entscheiden sich derzeit fast immer für eine künstliche Befruchtung. Denn bei der In-vitro-Fertilisation (siehe Infobox) wird die Eizelle noch vor dem Eisprung aus dem Eierstock entnommen und außerhalb des Körpers mit Sperma befruchtet. Die Embryonen, die dann heranwachsen, können dann im Labor auf genetische Defekte getestet werden. Nur diejenigen, die gesund sind, werden der Frau eingepflanzt, in der Hoffnung, dass sie sich in der Gebärmutter einnisten und eine Schwangerschaft beginnt.

Die Crispr-Technologie könnte Reproduktionsmedizinern künftig nicht nur helfen, gesunde Embryonen rascher zu erkennen, sondern durch eine Korrektur des Erbguts hätten Frauen auch mehr Embryonen zur künstlichen Befruchtung zur Verfügung, was die Chancen auf ein gesundes Baby erhöhen würde.

Um diesem Ziel näherzukommen, befruchtete das Team aus Portland zu Forschungszwecken gespendete Eizellen mit Spermien eines Spenders, der an besagter Herzmuskelschwäche leidet. Da sich in jeder menschlichen Zelle Kopien der kompletten DNA befinden, enthielten auch die Spermien den kaputten Abschnitt, der die Erbkrankheit auslöst. Mit Crispr sollte dieser ausgeschnitten und durch einen heilen Abschnitt ersetzt werden. Also spritzten die Forscher entsprechende Cripr-Cas9-Proteine zusammen mit den Spermien in die jeweiligen Eizellen.

Das Resultat: In 42 von 58 Embryonen war der Gendefekt hinterher nicht mehr zu finden. Die Erbkrankheit hatte sich nach Anwendung von Crispr also nicht mehr auf die Hälfte der Embryonen übertragen, sondern nur noch auf knapp ein Drittel – eine Zahl, die angesichts der geringen Menge an Versuchsembryonen noch wenig aussagt. Was die Forscher zudem überraschte: Nicht der künstliche Erbgutschnipsel aus der Crispr-Lösung war es, der sich während der Verschmelzung von Eizelle und Sperma ins Erbgut des Embryos einbaute. Es war der gesunde Schnipsel aus der natürlichen Eizelle, der als Kopiervorlage zur Reparatur diente. Wie es zu diesem Effekt kam, können Ma und Kollegen bisher nicht erklären, was zeigt: Von einer kontrollierten, verstandenen Anwendung, die man an Menschen ausprobieren könnte, ist auch ihre Arbeit weit entfernt.

Nebenwirkungen, an denen erst die Enkel leiden?

Kein Durchbruch, aber "aufregend" sei dieses Ergebnis, sagte die Genetikerin Yalda Jamshidi von der St. George's University of London. Besonders sei die Arbeit vor allem, weil es zu keinerlei unabsichtlichen Mutationen gekommen zu sein scheint, wie in früheren Experimenten, bei denen die Technik erst nach der Befruchtung der Eizelle angewendet worden war. Damals entdeckten chinesische Forscher in den von ihnen veränderten Embryonen gravierende Fehler, die unkontrolliert zustande gekommen waren. "Eine Sorge ist daher, dass von Generation zu Generation unbeabsichtigte Veränderungen weitergegeben werden", sagt Jamshidi. Erst nach der Geburt, womöglich erst nach der Geburt der zweiten Generation, könnten die genauen Auswirkungen einer solchen genetischen Manipulation zu sehen sein, so die Befürchtung. Crispr ist also alles andere als unbedenklich.

Den grundlegenden Tabubruch, menschliche Embryonen mit gentechnischen Methoden gezielt zu bearbeiten, hatten bereits andere begangen: Im Frühjahr 2015 veränderten chinesische Wissenschaftler frisch gezeugte Embryonen im Labor (ZEIT ONLINE berichtete). Sie wollten erproben, ob man eine bestimmte Blutkrankheit bereits im befruchteten Ei beseitigen kann (Protein & Cell: Liang et al., 2015). Zwei weitere Studien an menschlichen Embryonen folgten (J Assist Reprod Genet: Kang X et al., 2016 & Mol Genet Genomics: Tang L et al., 2017). Zudem sind mittlerweile klinische Studien in Arbeit, in denen Forscher mit der Technik Zellen von Patienten verändern wollen, etwa Immunzellen, um Krebs zu behandeln.

Doch: Als wirklich sicher erwies sich das Verfahren nicht. Die chinesischen Wissenschaftler berichteten allesamt von technischen Problemen, mangelnder Effizienz und fehlgesteuerten Genveränderungen. Für die klinische Anwendung in der menschlichen Fortpflanzung sei das alles noch nicht reif, schrieben sie vor zwei Jahren im Magazin Protein & Cell.