Klontechnik - Wohin geht die Reise heute?
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- Das Klonen basiert auf dem somatischen Zellkerntransfer: Dabei wird der Zellkern einer Eizelle entfernt und durch den Zellkern einer Körperzelle ersetzt.
Vor elf Jahren überraschten schottische Wissenschaftler die Welt mit dem Klonschaf Dolly. Es war das weltweit erste Säugetier, das durch Klonen eines erwachsenen Tieres entstanden war und löste eine heftige ethische Debatte aus. Aufgrund des rasch expandierenden Forschungsgebietes und im Sog von Betrugsskandalen hat sich die öffentliche Diskussion heute verschoben - weg vom Klonen hin zur Stammzellforschung. Mit einer großflächigen Anwendung von Klontechniken zu kommerziellen Zwecken ist auch in naher Zukunft noch nicht zu rechnen. Wie die Autoren einer Studie des Institute for Prospective Technological Studies (IPTS) der Europäischen Kommission 2007 im Fachmagazin Nature Biotechnology (2007, Vol. 25, No. 1) berichteten, rechnen Experten frühestens im Jahr 2010 mit ersten Produkten. Dabei stehen weniger die geklonten Tiere selbst als vielmehr Produkte von ihren Nachkommen im Mittelpunkt des Interesses. Inzwischen wurden auch erste Gutachten vorgelegt, wie es mit der Sicherheit solcher Produkte bestellt ist. So hat die amerikanische Zulassungsbehörde FDA am 15. Januar Studien vorgestellt, die den der Verzehr tierischer Produkte von Klontieren als gesundheitlich unbedenklich einstufen. Zu einem ähnlichen Schluss ist die europäische Sicherheitsbehörde EFSA gekommen: Sie hat am 11. Januar ein Gutachten zu diesem Thema veröffentlicht, in dem Produkte von gesunden Klontieren und deren Nachkommen als ungefährlich bewertet werden.
Was ist Klonen und warum ist es so kompliziert?
Klone sind in der Natur weit verbreitet und die älteste Form der Vermehrung, schließlich vermehren sich die meisten Einzeller und viele Pflanzen wie Erdbeeren durch Klonen. Per Definition ist ein Klon eine Gruppe genetisch identischer Individuen oder Zellen, die aus einem gemeinsamen Vorläufer entstehen. Menschen sind nur dann untereinander Klone, wenn es sich um eineiige Zwillinge handelt, die aus einer Teilung des Embryos im Mutterleib hervorgegangen sind. Das Genklonieren ist eine weit verbreitete Technik in der wissenschaftlichen Forschung, bei der einzelnen Gene in Bakterien geschleust werden, die sich dann asexuell durch Zellteilung vermehren. Die Bakterien bilden Kolonien von vielen hunderten Klonen, die damit alle das klonierte Gen tragen, z. B. für Insulin. Höhere Organismen hingegen pflanzen sich sexuell fort, wodurch es zu einer Neukombination des Erbgutes kommt, was zwar evolutionär gesehen Vorteile verschafft, aber für Forschungszwecke störend ist. Beim Klonieren werden einzelne Gene, beim Klonen der gesamte Organismus vermehrt, wie es beispielsweise beim Klonschaf Dolly gelang.
Die Methode des Klonens basiert auf der Technik des somatischen Zellkerntransfers. Hierbei wird zunächst einer Eizelle ihre Erbinformation komplett entnommen. In einem zweiten Schritt wird eine andere komplette Erbinformation, die aus jeder beliebigen Zelle eines Menschen oder Tieren entnommen sein kann, wieder eingeschleust und die neue Eizelle einem Leihmuttertier eingepflanzt.
Was hat Klonen mit Stammzellen zu tun?
Die Klonforschung bekam einen abrupten Richtungswechsel, als es israelischen und amerikanischen Wissenschaftlern um Joseph Itskvitz-Eldor und James Thomson im Jahr 1998 erstmals gelang, menschliche embryonalen Stammzellen zu isolieren. Damit wurde der Forschung die Technik des sogenanten therapeutischen Klonens eröffnet, also die Nutzung des somatischen Zellkerntransfers zur individuellen Herstellung von menschlichem Ersatzgewebe zur Behandlung von Krankheiten – beispielsweise die Züchtung von Hautzellen zum Einsatz bei Verbrennungen. Diese Möglichkeit besteht im Prinzip, weil embryonale Stammzellen die Fähigkeit besitzen, sich unter geeigneten Bedingungen in alle möglichen Zellen des Körpers zu entwickeln. Darüber hinaus besitzt jeder erwachsene Mensch zeitlebens Stammzellen, sogenannte gewebsspezifische oder adulte Stammzellen, die wichtige Aufgaben bei der Geweberegeneration und -reparatur erfüllen.
Stammzellen werden aus einem Embryo entnommen. Quelle: Advanced Cell Technology, Inc.
Stammzellen erhalten die Funktionsfähigkeit von Geweben und Organen aufrecht, indem sie jeweils auf ihre Funktionen spezialisierten Zellen nachliefern und beschädigte oder abgestorbene Zellen ersetzen. Man bezeichnet adulte Stammzellen in Unterscheidung zu den embryonalen Stammzellen daher auch als multipotent, da sie nur zu den gewebsspezischen Zellen differenzieren können, aus denen sie ursprünglich isoliert wurden, Aus diesem Grund wird auch das Potential der embryonalen Stammzellen, insbesondere für medizinische Anwendungen, allgemein als größer eingestuft, auch wenn vieles davon in der Praxis noch nicht möglich ist. Die Schwierigkeiten bestehen insbesondere darin, die natürlichen Prozesse bei der Zellentwicklung im Labor so natürlich wie möglich zu simulieren.
Beim reproduktiven Klonen wird im Gegensatz zum therapeutischen Klonen der Embryo nicht zerstört, sondern kann sich komplett entwickeln. In der Tierzucht findet diese Technik bereits Anwendung und ist auch für eine industrielle Nutzung, zumindest in Amerika, bereits kurz vor der Zulassung. In Bezug auf den Menschen hat sich jedoch in allen Ländern ein Verbot des reproduktiven Klonens durchgesetzt.
Warum ist Klonen so kompliziert?
Was sich theoretisch kinderleicht anhört, ist alles andere als das. Die Methode des Klonens ist zudem mit hohen Missbildungs- und Sterblichkeitsraten verbunden. So war Dolly das Ergebnis von insgesamt 277 Versuchen, die übrigen 276 im Labor erzeugten Embryonen starben im Bauch ihrer Leihmütter. Durchschnittlich entwickeln sich nur 2-5% aller geklonten Embryonen zu gesunden Tieren. Problematisch ist dabei vor allem der Einfluss epigenetischer Prozesse. Diese Mechanismen sorgen im Prinzip für eine Art chemische Markierung des Erbguts, wodurch die Aktivität der Gene reguliert wird. Bei geklonten Tieren funktionieren diese Mechanismen offenbar nicht immer korrekt. Das führt wiederum häufig zu unkontrollierbaren, abnormen Veränderungen, dem sogenannten Large-off-spring-Syndrom, also zu übergroßen, dicken und kranken Tieren.
Aber auch die Stammzellforschung mit embryonalen oder adulten Stammzellen steht noch vor einer Reihe an ungelösten Fragen und Problemen – unter anderem müssen die Stammzellen in ausreichender Menge in Kultur vermehrbar sein. Adulte Stammzellen können nur in geringer Zahl aus den Geweben des Körpers isloliert werden und sind schwierig zu züchten. Man weiß noch wenig darüber in welchen Geweben sie überhaupt existieren und was genau ihren noch undifferenzierten Zustand bestimmt. Aber auch die effiziente Gewinnung von embryonalen Stammzellen ist bislang der Anstoß vieler Diskussionen. Da sie nur begrenzt kultiviert werden können, müssen sie daher frisch aus frühen Embryonalstadien, den sogenannten Blastozysten, isoliert werden. Der frühe Embryo wird hierbei zerstört. Es wurde bislang noch kein Verfahren entwickelt, das erlaubt, embryonale Stammzellen zu gewinnen und gleichzeitig die Integrität und Entwicklungsfähigkeit des Embryos zu erhalten.
Zudem werden embryonale Stammzellen durch ihre hohe Teilungsfähigkeit charakterisiert. Daher muss gewährleistet sein, dass die hohe Teilungsfähigkeit nicht zu einem unkontrollierten Wachstum ausartet und zu einer Tumorbildung führt.
