Die Kreation der Klone

Der Stallgeruch des neuen Biozeitalters

Neue Verfügbarkeit: Genforscher Craig Venter war einer der ersten, der sein persönliches Genom öffentlich gemacht hat

02. Dezember 2008 Wir sind heute schon so eng vertraut mit dem Gedanken, dass der Mensch über die Gene eines Lebewesens beinahe nach Belieben verfügen und sie also auch gewissermaßen umprogrammieren kann, dass es schwer fällt, sich in die biotechnische „Unschuld“ der fünfziger Jahre zurückzuversetzen. Vor fünfzig Jahren, fünf Jahre nach der Entdeckung der Doppelhelix-Struktur des Erbmaterials DNS durch Francis Crick und James Watson, war die gezielte Manipulation des Genoms ein kühner Traum einiger Spezialwissenschaftler.

Kaum fünfzehn Jahre später waren die Grundlagen der Gentechnik gelegt, die Verbindung von Erbmaterial aus verschiedenen Organismen zu „rekombinanter DNS“. Erst aber die Geburt des geklonten Schafes „Dolly“ in Schottland vor rund zwölf Jahren und die Bekanntmachung dieser Methode in einem kurzen Brief der Zeitschrift „Nature“ Anfang 1997 hat die ganze Dimension dieses neuen „Zeitalters biologischer Kontrolle“, wie es die Klonschöpfer um Ian Wilmut und Keith Campbell später formulierten, allen vor Augen geführt. Durch die Übertragung eines Zellkerns in eine zuvor entkernte Eizelle mit der anschließenden „Aktivierung“ bis zur Ausbildung des Embryos lag die Steuerung des genetischen Lebensprogramms plötzlich in der Hand von Labortechnikern.

Dolly hat die Biologie auf den Kopf gestellt

Das Klonen von Lebewesen war bis da noch keine große Sache. Die Forschung daran ging bis ins neunzehnte Jahrhundert zurück und konnte sogar als deutsche Spezialität gelten. Theodor Boveri etwa hatte in Würzburg schon Ende des neunzehnten Jahrhunderts Kerne aus Eizellen unterschiedlicher Seeigelarten im Reagenzglas zusammengewürfelt. Doch Dolly, dieses zutrauliche Finn-Dorset-Schaf aus dem Stall des Roslin-Institutes bei Edinburgh, hat die Biologie buchstäblich auf den Kopf gestellt. Aus dem Erbmaterial einer differenzierten, fertig ausgebildeten und demnach hoch spezialisierten Zelle – einer Milchdrüsenzelle –, die man einem längst verstorbenen Schaf entnommen hatte, wurde ein vollständiger neuer Organismus geschaffen. Die biologische Uhr war zurückgedreht worden. Der Jungbrunnen - kaum noch ferne Utopie. Und selbst für eingefleischte Lebenswissenschaftler eine faustdicke Überraschung, eine wissenschaftliche Sensation.

Tatsächlich hatte es für Biologen gute Gründe gegeben, an der vollständigen Reprogrammierung des Genoms ausgereifter Körperzellen grundsätzlich zu zweifeln. Die Entwicklung vom embryonalen in den differenzierten Zustand bringt es für die Zellen gewöhnlich mit sich, dass molekulare Veränderungen am Erbmaterial vorgenommen werden. Viele Gene werden an-, andere Gene abgeschaltet.

Eine Frage der richtigen Technik

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Die meisten dieser genetisch gesteuerten nachträglichen Prägungen hielt man für irrversibel. Eine embryonale Zelle, der noch alle Entwicklungsrichtungen offen stehen, sollte sich grundsätzlich von der spezialisierten Körperzelle unterscheiden. Und die Klonierungsbemühungen an unterschiedlichen Tieren vom Frosch bis zur Maus und Kaninchen in den sechziger, vor allem aber der siebziger und achtziger Jahre des zwanzigsten Jahrhunderts, schienen diese These zu bestätigen. Reprogrammierungen durch Kerntransfer gelangen in der Regel nur, wenn man die Zellen aus möglichst früh entwickelten Embryonen entfernte und anschließend in die Empfängerzelle transplantierte.

Namhafte Entwicklungsbiologen erklärten die Neuprogrammierung von adulten Zellen zumindest bei den genetisch komplex organisierten Säugetieren für ausgeschlossen. Andere bezweifelten das. Und zu ihnen gehörten Keith Campbell und Ian Wilmut, Zellbiologen und Embryologen am Roslin-Institut, die das erfolgreiche Klonen durch Kerntransfer vor allem für eine Frage der richtigen Technik hielten. Sie sollten Recht behalten. Etwas Glück gehörte allerdings auch dazu, denn aus den 277 Kerntransfers, die sie mit ihrer speziellen Klontechnik an ihren Schafen vornahmen, entwickelte sich nur eine „rekonstruierte“ Eizelle zum lebensfähigen Tier.

Dolly-Klontechnik an mehr als einem Dutzend Wirbeltierarten erprobt

Der entscheidende Schritt, den die schottischen Forscher dabei machten, war es, den Zellzyklus von Spender- und Empfängerzelle aufeinander abzustimmen. Der Reifegrad des zu übertragenden Zellkerns spielt zwar ebenso eine Rolle wie die Art der Zelle und die Kultivierungsbedingungen - was nicht zuletzt die seit Beginn der achtziger Jahre möglichen Züchtung von Embryonalzellen - pluripotenten Stammzellen - aus den Keimbläschen gezeigt hat. Aber einer der Schlüssel zum Erfolg war die Auswahl des richtigen Entwicklungsstadiums: Nur Spenderkerne, die in der sogenannten G0-Phase, dem Ruhestadium, mit der Mikropipette in die entkernte Eizelle injiziert worden waren, ermöglichten eine - offenbar nahezu - vollständige Reprogrammierung.

Die Dolly-Klontechnik ist inzwischen an mehr als einem Dutzend Wirbeltierarten erprobt, Dennoch gibt es augenscheinlich noch unbekannte biologische Barrieren, die es allen technischen Finessen zum Trotz bisher unmöglich machen, jede beliebige Körperzelle quasi vegetativ zu einem voll funktionstüchtigen und noch dazu gesunden Embryo oder gar zu einem ausgewachsenen Organismus zu reproduzieren. Versuche dazu hat es seit Dollys Geburt viele gegeben.

Eine lange nie für möglich gehaltenen Reparaturmedizin

Nicht zuletzt die später als Betrug entlarvten Versuche des sogenannten „therapeutischen Klonens“ von menschlichen Hautzellen, die südkoreanische Forscher für sich beanspruchten, haben die biotechnologische Reichweite dieser Erfindung deutlich gemacht. Die medizinischen Begehrlichkeiten und manche Hoffnungen sind mit den neuen Möglichkeiten der genetischen Reprogrammierbarkeit seither gewachsen - ebenso wie die bioethischen Debatten um den möglichen Mißbrauch.

Körperzellen mit der unbegrenzten Entwicklungspozenz von Embryonalzellen auszustatten, dieses Ziel hat in den Tagen seit Dolly der Zellbiologie und Biotechnik eine völlig neue Dynamik verliehen. Eine neue medizinische Disziplin, die Regenerative Medizin, baut darauf. Es geht um die Erzeugung von höchst individuellen, auf den Patienten zugeschnittenen Ersatzzellen und -geweben, den Rohstoff einer lange nie für möglich gehaltenen Reparaturmedizin.

Der genetische Jungbrunnen

Auf diesem noch langen Weg dahin freilich hat man inzwischen Ausweichpfade eingeschlagen, die das Ziel – die Reprogrammierung von adulten Körperzellen aus Patienten – biopolitisch verträglicher ansteuern: Anstelle des Kerntransfers ist man inzwischen in den meisten Labors der Welt dazu übergegangen, die genetische Verjüngung durch das kontrollierte Steuern einiger weniger entscheidender Entwicklungsgene zu erreichen.

Mit dieser Fortentwicklung des japanischen Stammzellforschers Shin'ya Yamanaka bekommt der genetische Jungbrunnen inzwischen ein humaneres Gesicht. Die ersten dieser künstlich „induzierten“ Stammzellen waren zwar nur mit ins Genom eingeschleusten, gentechnisch erzeugten Viren herstellbar. Doch der Tag ist nach glaubhaften Berichten aus den Stammzelllabors wohl nicht mehr weit, da von den ersten, ganz und gar ohne Gntechnik reprogrammierten Körperzellen zu berichten sein wird.

Text: F.A.Z.
Bildmaterial: JCVI

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