"Gene Drive" Turbo für die Evolution

Mücken der Art Aedes ägypti übertragen viele Krankheiten, darunter auch Zika.

(Foto: AP)

Mit "Gene Drive" wollen Forscher Malaria oder Zika ausrotten. Ganze Ökosysteme könnten mit der Turbo-Evolution umgekrempelt werden. Doch ist das ethisch vertretbar?

Von Julia Groß

Was wäre, wenn es in fünf Jahren die Möglichkeit gäbe, Malaria ein für allemal auszurotten? Wenn es gelänge, Krankheiten wie Dengue, Gelbfieber oder Zika dramatisch einzudämmen? Was wäre, wenn die Menschen in nur fünf Jahren anfangen könnten, auf Pestizide zu verzichten und viele vom Aussterben bedrohte Arten zu retten?

Das sind keine fantastischen Träume, sondern ernst gemeinte Prognosen des Biochemikers Kevin Esvelt, der an den amerikanischen Elite-Universitäten Harvard und MIT arbeitet. Esvelt ist Mitentdecker einer Technologie, die all dies möglich machen soll: des "Gene Drive", zu Deutsch etwa "genetischer Antrieb" oder "Schwung". "Es unterscheidet sich fundamental von allen Methoden, über die wir heute verfügen.Gene Drives können Ökosysteme neu gestalten", sagt Esvelt. "Unsere Gesellschaft war noch nie mit einer Technologie konfrontiert, die in so einem Maße alle und jeden betrifft." Es ist eine Methode, mit der Menschen sogar die Evolution steuern könnten - indem sie die aus dem Biologieunterricht bekannten Mendel'schen Vererbungsgesetze aushebeln.

Beide Sätze enthalten Pläne für die gleichen Bausteine

Mendels Lehre zufolge erhalten die Nachkommen von Lebewesen, die sich sexuell vermehren, üblicherweise einen Chromosomensatz vom Vater und einen von der Mutter. Beide Sätze enthalten Pläne für die gleichen Bausteine, zum Beispiel für die Augenfarbe - jedoch in unterschiedlichen Varianten. Je nachdem, welche Varianten in der befruchteten Eizelle zusammenkommen, wird mal das Merkmal der Mutter, mal das vom Vater, und manchmal auch eines der Großeltern vererbt.

Beim synthetischen Gene Drive ist das anders. Die Methode verleiht manipulierten Genen eine Art Vererbungs-Turbo. Daher tragen nahezu alle Nachkommen nur eine, die gewünschte Variante eines Gens. Dasselbe gilt für alle folgenden Generationen und daher früher oder später für die gesamte Population.

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Einige Hundert mit Gene Drive veränderte Mücken würden beispielsweise ausreichen, innerhalb weniger Monate ein ganzes Moskitovolk zu verändern, zum Beispiel in der Umgebung eines afrikanischen Dorfs. Das ist der Unterschied zu Methoden wie der Ausbringung von bestrahlten, sterilen Insekten oder anderweitig genmanipulierten Moskitos, die regelmäßig und in riesigen Mengen freigesetzt werden müssen, damit sie den Genpool ihrer Population beeinflussen.

Forscher verändern gezielt Genabschnitte in Spermien oder Eizellen

Möglich gemacht hat die eigenständige Verbreitung von Genen durch Gene Drive das die Biochemie derzeit revolutionierende Genome Editing mit Crispr/Cas 9, das Abschnitte im Genom präzise zerschneidet und ersetzt. Forscher verändern - editieren - nun gezielt Genabschnitte in Spermien oder Eizellen und bauen das Crispr/Cas-9-System gleich mit ein. Das Werkzeug wird sozusagen dazugelegt wie der Hammer zum Nagel.

Wird die Eizelle befruchtet, schneidet das Cas-9-Protein dann die unerwünschte Genvariante auch aus dem zweiten, hinzugekommenen Chromosom heraus - der Hammer schlägt einen zweiten Nagel ein. Der Reparaturmechanismus der Zelle füllt die Lücke und kopiert dabei das manipulierte Gen. Das Ergebnis: Zwei Kopien des veränderten Gens, die jetzt an alle Nachkommen dieses Lebewesens weitergegeben werden. Und jedes Mal, wenn eine andere Genvariante bei der Befruchtung dazukommt, wird sie entfernt.

Die Idee des Gene Drive existiert seit Jahrzehnten, doch es fehlte das passende Werkzeug, das es nun mit dem Crispr-System gibt. Und ähnlich wie bei anderen Crispr-Anwendungen entwickelt sich auch die Forschung an Gene Drive in atemberaubendem Tempo. Im Juli 2014 schlugen Kevin Esvelt und einige Harvard-Kollegen erstmals vor, Crispr zu benutzen.