Gene drive

Evolution im Zeitraffer

Die Überträger von Malaria oder Zika könnten mit Hilfe einer neuartigen Technologie für immer ausgerottet werden. Was ein Segen für die betroffenen Menschen wäre, ist aber mit unkalkulierbaren Risiken und ethischen Problemen verbunden.

Moskito sitzt auf dem Finger
Auf Platz 1 der tödlichsten Tiere: die Stechmücke Foto: skeeze, CC0, pixabay.com

Manche Wissenschaftler sind nicht zimperlich, wenn es um die öffentliche Präsentation ihrer Forschungsergebnisse geht. „Es war, als wenn die Sonne im Westen statt im Osten aufgeht.“ So vollmundig äußerte sich Ethan Bier, Entwicklungsbiologe an der Universität von Kalifornien, gegenüber dem Wissenschaftsmagazin Science. Es war seinem Doktoranden und ihm gelungen, in Drosophila eine mutagene Kettenreaktion zu erzeugen, die dazu führte, dass sich eine rezessive loss-of-function-Mutation in einem Pigmentierungs-Gen mit Hilfe der CRISPR/Cas-Technologie in den Folgegenerationen fast zu 100% ausbreitete – in der Natur völlig undenkbar. Eine solche aktiv angetriebene Vererbung eines Gens wird als gene drive bezeichnet.

Die Ausbereitung von Genen beschleunigen

Die Idee zu gene drive gibt es bereits seit 2003, als Austin Burt, ebenfalls Entwicklungsbiologe und Malaria-Forscher, über die prinzipiellen Möglichkeiten spekulierte, mit Hilfe egoistischer Gene, die sich selbst kopieren und so in der Population verbreiten, wildlebende Tiere wie z.B. Moskitos zu beseitigen oder zumindest zu kontrollieren. Die anschließenden Versuche, diese Idee praktisch umzusetzen, erwiesen sich aber als technisch schwierig, wenig erfolgreich und zu teuer. Das änderte sich 2012 mit der Entdeckung des CRISPR/Cas-Systems. Mit Hilfe dieses RNA-gesteuerten Systems ist es möglich, Endonukleasen gezielt zu jeder beliebigen DNA-Sequenz zu dirigieren, sie zu schneiden und neue Gene zu integrieren (gene editing). Obwohl das System in Bakterien entdeckt wurde, scheint es in jedem beliebigen Organismus zu funktionieren.

Das Ziel: Infektionskrankheiten bekämpfen

Experimentelle Ansätze wie die mit Drosphila gelten in der Zunft allerdings als Fingerübungen. Die großen Ziele sind von anderem Kaliber: Bekämpfung der Moskitos, die Malaria, Zika, Gelbfieber und Dengue übertragen. Allein an Malaria sind laut WHO im Jahr 2016 216 Millionen Menschen erkrankt und 445 000 verstorben, mehr als 3 Milliarden Menschen leben in Risikogebieten. Die Forschung an diesen Ansätzen wird u.a. von der Bill & Melinda Gates Foundation vorangetrieben, die im letzten Jahr ihre Förderung von 40 auf 75 Mio. US-Dollar aufgestockt haben soll.

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Was passiert im Freiland?

Die neue Methode hätte ohne Zweifel viele Vorteile, weil sie unabhängig davon funktioniert, was in der Medizin als compliance bezeichnet wird: das nachhaltige Befolgen von Schutzmaßnahmen durch die betroffenen Menschen. Aber es gibt gute Gründe, weshalb selbst die Drosphila-Versuche nur unter strengen Sicherheitsvorkehrungen durchgeführt wurden: Was würde passieren, wenn einige Fruchtfliegen mit egoistischen Genen in die Natur entkommen? Was ist, wenn sich ganz andere Mutationen durch den Turbo-Mechanismus verbreiten? Kann das CRISPR/Cas-Konstrukt auf andere Arten übertragen werden? Die meisten gene drive-Wissenschaftler plädieren daher seit den Anfängen des Verfahrens dafür, diese Fragen wissenschaftlich zu untersuchen und bis zu deren Aufklärung auf Freilandversuche zu verzichten – natürlich in der Hoffnung, eines Tages doch endlich loslegen zu können.

Die Evolution schlägt zurück

Bereits bei den Laborpopulationen von Anopheles tauchten Moskitos auf, die resistent gegen den gene drive waren. Die Ursache: Punktmutationen verändern die Zielsequenzen, so dass CRISPR/Cas in den gewünschten DNA-Bereichen nicht mehr arbeitet. Die Wissenschaftler des Projekts „Target Malaria“, die Versuche in einem im Freien aufgestellten großen Moskitokäfig durchführen, berichteten Ende 2016, dass unter diesen Bedingungen die resistenten Mücken sogar zunehmen. Berücksichtigt man die Tatsache, dass die genetische Vielfalt unter wild lebenden Anopheles-Moskitos nachweislich extrem groß ist, sind Resistenzen gegen gene drive unausweichlich. Das wäre der knockout für dieses Verfahren.


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