N A C H R I C H T E N

31.03.2000

Kleines Lexikon der gentechnischen Verfahren am Menschen und der Geschichte der Erbgutforschung

Der Mensch ist viel mehr als die Summe seiner Gene. Die im Computer aufgereihte Erbgutsequenz sagt ähnlich wenig über den Menschen aus wie ein Stadtplan über die zugehörige Stadt.

"Stadtplan" des Lebens - Der Weg vom Gen zum Mensch

In jeder Körperzelle besitzt der Mensch rund 100.000 Gene. Das sind Baupläne für die verschiedenen Eiweiße (Proteine), den Werkzeugen und Bausteinen des Körpers. Aus einer winzigen befruchteten Eizelle kann sich nur deshalb ein erwachsener Mensch mit all seinen verschiedenen Organen entwickeln, weil die einzelnen Gene jeweils zu bestimmten Zeiten und Orten angeschaltet sind und die Zelle nur dann die entsprechenden Proteine produziert. So besitzt zwar auch jede Fingerzelle ein Gen für die Augenfarbe des Menschen, es ist dort jedoch nicht aktiv. Generell sind die meisten Gene die meiste Zeit abgeschaltet.

Eine Erbkrankheit oder Krebs kann etwa entstehen, wenn der Schalter klemmt oder wenn defekte Gene zu Proteinen mit eingebauten Fehlern führen.

Ein Gen besteht aus einer langen Reihe von vier verschiedenen Bausteinen mit den Basen Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C). Für Genetiker beginnt ein Gen etwa folgendermaßen ATCCGCGTACTTTAGG... Ist ein Gen angeschaltet, dann erhalten die Eiweißfabriken der Zelle (Ribosomen) eine Abschrift davon und produzieren mit diesen genetischen Informationen eine entsprechende Kette aus Aminosäuren, die sich zu einem Protein faltet.

Die Proteine spielen die Hauptrolle im Stoffwechsel des Körpers. Sie zerlegen als Enzym die Nahrung in ihre Einzelteile, helfen beim Aufbau von Knochensubstanz und Fettpolstern oder verwandeln sich wie im Muskel selbst zu einem Teil des Körpers. Ein Gen als Bauplan zeigt den Forschern nur die Reihenfolge der Proteinbausteine, nicht aber die Struktur des Proteins geschweige denn seine Funktion. Daher erfolgt die Hauptarbeit erst nach dem Entschlüsseln des Gens.

Das Entschlüsseln von menschlichen Genen ist die Grundlage für folgende Analysen und Eingriffe:

Bereich Diagnostik

Im Reagenzglas:
Ein Embryo wird nach einer künstlichen Befruchtung auf defekte Gene untersucht (Präimplantive Genetische Diagnostik - PGD). Gegebenenfalls wird es nicht in den Mutterleib eingesetzt. Das Verfahren, auch Präimplantationsdiagnostik genannt, ist in Deutschland verboten, in zehn anderen europäischen Ländern jedoch erlaubt. Im Februar hat sich eine Kommission der Bundesärztekammer für die PGD unter folgenden Bedingungen ausgesprochen: Es muss sich um Paare handeln, die auf Grund von Unfruchtbarkeit eine Reagenzglasbefruchtung wünschen und es muss ein hohes Risiko für eine schwere Erbkrankheit vorliegen.

Im Mutterleib:
Aus dem Fruchtwasser oder der Plazenta (Mutterkuchen) werden Zellen entnommen. Wird ein genetischer Defekt am Embryo festgestellt, ist ein Schwangerschaftsabbruch eine Ermessensfrage. Seit 1995 sieht der § 218 für diese Fälle nur noch die medizinische Indikation vor: Nicht die zu erwartende Schädigung des Kindes selbst, sondern nur eine für die Mutter unzumutbare körperliche oder seelische Beeinträchtigung ist ausschlaggebend.

Bei Kindern und Erwachsenen:
Schon heute kann in jedem Alter der Ausbruch einiger Krankheiten wie Veitstanz oder ein erhöhtes Risiko für bestimmte Krebsarten vorausgesagt werden (prädiktive Diagnostik). Das kann in einigen Fällen der Vorbeugung dienen. Diese Daten könnten aber auch für Versicherungen und Arbeitgeber interessant werden.

Bereich Therapie

Keimbahntherapie:
Dieser gentechnische Eingriff nach der künstlichen Befruchtung betrifft alle Zellen, auch die Ei- oder Samenzellen des entstehenden Menschen. Verändert wird nicht nur der behandelte Mensch, sondern ebenso seine Nachkommen. Bei einer Keimbahntherapie für einen Bluterkranken würde keiner seiner Nachkommen das defekte Gen erhalten. Die Therapie ist in Deutschland und vielen anderen Ländern verboten, medizinisch am Menschen noch nicht möglich und wird vor allem aus Angst vor Menschenzüchtung von vielen abgelehnt. Forscher haben schon viele Tiere mit veränderten Keimzellen produziert. Doch beim Herstellen dieser Tiere entstehen immer noch eine Vielzahl von kranken Jungen oder Totgeburten.

Gentherapie von Körperzellen:
Seit knapp zehn Jahren versuchen Forscher, Menschen mit Erbkrankheiten oder auch Krebs gentherapeutisch zu heilen. Sie schleusen beispielsweise neue Gene in erkrankte Lungenzellen ein. Trotz einzelner Erfolge blieb ein Durchbruch bislang aus. In den USA gab es mindestens einen Todesfall im Zusammenhang mit einer Gentherapie. Die Therapie trifft auf verhältnismäßig wenig ethische Bedenken. Es ist jedoch oft nicht auszuschließen, dass dabei Gene auch in die Keimzellen gelangen.

Therapeutisches Klonen:
Forscher, vor allem in den USA, versuchen derzeit neue Organe und Gewebe für die Therapie herzustellen. Dazu nutzen sie beispielsweise ähnlich wie beim Klonschaf Dolly Zellen, die aus dem Erbgut einer erwachsenen Zelle und einer entkernten Eizelle entstanden sind. Bei diesem Klonverfahren werden ein Embryostadium durchschritten und die Zellen zudem gentechnisch verändert. Forschung an menschlichen Embryonen ist in Deutschland verboten, in den USA aber im gewissen Umfang erlaubt.


Die Geschichte der Erbgutforschung vom Mönch Mendel bis zum Unternehmer Venter

Die Genforschung ist noch keine 150 Jahre alt, hat sich aber rasant entwickelt. Folgende wichtige Meilensteine der Genforschung und Biotechnik sind hervorzuheben:

1865 - Der österreichische Augustinermönch Gregor Mendel beweist in Versuchen die Gesetze der Vererbung, was kaum beachtet wird.

1869 - Der Schweizer Pathologe Friedrich Miescher entdeckt in Fischspermien und anderem biologischen Material die Erbsubstanz Desoxyribonukleinsäure (DNS, englisch DNA).

1900 - Unabhängig voneinander entdecken drei Forscher - der Deutsche Correns, der Österreicher Tschermak und der Niederländer De Vries die Mendelschen Gesetze wieder. De Vries berichtet 1901 erstmals über Mutationen.

1953 - Der amerikanische Biologe James Watson und der englische Physiker Francis Crick beschreiben die DNA-Struktur als doppelsträngiges Molekül (Doppelhelix).

1973 - Forscher produzieren das erste gentechnisch veränderte Bakterium

1977 - Amerikanische Wissenschaftler schleusen erstmals genetische Informationen aus menschlichen Zellen in Bakterien ein.

1978 - In Großbritannien wird das erste Retortenbaby geboren. Es ist durch künstliche Befruchtung (In-vitro-Fertilisation) gezeugt worden.

1982 - Das erste gentechnisch hergestellte Medikament (Insulin) kommt in den USA auf den Markt.

1990 - Offizieller Start des staatlich finanzierten Human-Genom- Projekts (HGP) zur Entschlüsselung des menschlichen Erbguts

1997 - Schottische Forscher präsentieren das sieben Monate alte Klonschaf Dolly. Es ist das erste aus einer erwachsenen Zelle geklonte Säugetier.

2000 - Craig Venter behauptet im Januar, seine Firma habe 90 Prozent der Erbgutsequenz des Menschen erfasst. Darunter seien jedoch auch von staatlichen Forschern ermittelte Daten. Das Human- Genom-Projekt will im Frühjahr ein grobe Skizze von 90 Prozent des Erbguts vorlegen. Venter will bis zum Sommer 100 Prozent präsentieren.

2001 - Neues Zieldatum des Human-Genom-Projekt für 100 Prozent der Erbgutsequenz