CRISPR – eine Revolution für die gesamte Medizin?

CRISPR Verfahren in der Medizin

CRISPR weckt im Bereich der Forschung und der Medizin enorme Hoffnungen, die beinahe wie biblische Versprechen klingen. So sollen blinde Menschen wieder sehen können, Lahme wieder gehen und sämtliche Krankheiten sollen ausgerottet werden können. Neuartige Tiere und Pflanzen sollen der Ernährung für die wachsende Weltbevölkerung dienen, während Schweine zum Organspender für Menschen werden könnten. Manche Wissenschaftler träumen sogar von ewiger Jugend oder davon, bereits ausgestorbene Tierarten wie das Mammut wieder zum Leben erwecken zu können.

All das klingt natürlich zunächst einmal wie eine ferne Utopie, könnte aber in den nächsten Jahren und Jahrzehnten mehr und mehr zur Realität werden. Möglich wird dies durch das CRISPR-Verfahren. Was es damit genau auf sich hat und welchen Problemen und Grenzen sich die Wissenschaft in dieser Hinsicht gegenübersieht, können Sie in diesem Artikel lesen.

Was ist eigentlich CRISPR?

CRISPR ist die Abkürzung für eine Methode aus der Genforschung und steht für „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats“. Hinter dieser sperrig klingenden Abkürzung versteckt sich eine Methode, mit der man die DNA eines Lebewesens beliebig zerschneiden und wieder neu zusammensetzen kann.

DNA-Extraktion mit einer Zentrifuge
DNA-Extraktion mit einer Zentrifuge

Was ist die DNA?

Desoxyribonukleinsäure – dies verbirgt sich hinter der Abkürzung DNA bzw. DNS im deutschen Sprachraum. Vereinfacht gesagt beinhaltet die DNA eines Lebewesens das Erbgut. Sie lässt sich vergleichen mit einer Bibliothek, in der sich Millionen oder Milliarden von Büchern befinden. In diesen Büchern befindet sich die Bauanleitung für sämtliche Substanzen im Körper eines Lebewesens – in verschlüsselter Form.

Ebenso finden sich die Ursachen für viele Krankheiten in der DNA. In diesen Büchern können sich jedoch auch gewisse Schreibfehler befinden (Mutationen).

Bisher ist eine Veränderung der DNA durch den Menschen kaum bzw. nur mit erheblichem Aufwand und einer gewissen Portion Glück möglich. Während die Manipulation an der DNA von Pflanzen oder Kleintieren einfacher gelingt, beißen sich Forscher seit vielen Jahrzehnten an der menschlichen DNA die Zähne aus.

Woher stammt das CRISPR-Verfahren?

Immer wieder half der Zufall großen Entdeckungen in der Medizin auf die Sprünge. Ebenso verhielt es sich bei der Entdeckung des CRISPR-Verfahrens. So suchten Forscher nicht gezielt nach diesem Verfahren, sondern entdeckten es eher zufällig bei der Untersuchung von Bakterien.

Auch wenn es sich bei Bakterien um sehr einfache Lebewesen handelt, verfügen diese über ein intelligentes System, um sich gegen ihre natürlichen Feinde, Viren, zu schützen.

Wie sich Bakterien gegen Viren wehren
Wie sich Bakterien gegen Viren wehren

Wie wehren sich Bakterien gegen Angriffe durch Viren?

Greift ein Virus ein Bakterium an, dann dockt es an diesem an und schießt seine eigene DNA in das Bakterium. Das Bakterium ist nach dieser Infektion wiederum dadurch gezwungen, neue Viren zu produzieren. Das Bakterium wird vom Virus somit gewissermaßen als Virenfabrik missbraucht. Sind entsprechend viele Viren im Bakterium produziert, dann platzt das Bakterium, was Freiheit für die produzierten Viren bedeutet.

Die Vielzahl der befallenen Bakterien kann sich gegen diese Angriffsstrategie der Viren nicht zur Wehr setzen. Manche befallenen Bakterien überleben jedoch einen Virenangriff und stellen ihrerseits eine clevere Verteidigungsstrategie auf die Beine. So sammelt ein Bakterium, das die Schlacht gegen das Virus gewonnen hat, die DNA des Feindes auf, zerschneidet diese und bewahrt sie in einer Art Archiv auf. Eben dieses Archiv ist dann CRISPR.

CRISPR ist vergleichbar mit einem Bücherregal, in dem sich fünf identische Bücher befinden. In die Zwischenräume zwischen den Büchern lassen sich dann noch weitere, dünnere Bücher einsortieren. Die fünf identischen Bücher stehen dann für fünf identische DNA-Stücke, zwischen die man die zerschnittene DNA eines anderen Lebewesens bzw. Organismus stecken kann.

Sollte das Virus noch einmal angreifen, kann sich das Bakterium mithilfe dieses Archivs, also CRISPR, erfolgreich zur Wehr setzen. Zu diesem System gesellt sich noch ein Protein, das CAS9 genannt wird. Dieses Protein erstellt eine Kopie der DNA des Virus und begibt sich fortan auf Patrouille. Es fahndet nach der Virus-DNA. Hat es eine solche gefunden, schneidet es diese aus der vorhandenen DNA heraus.

Nach dem Einsatz der Genschere ist die DNA für kurze Zeit erst einmal lückenhaft. Nun springen verschiedene Enzyme in der betroffenen Zelle ein. Sie suchen im Umfeld der zerstörten DNA-Struktur nach Ersatz. Finden sie eine passende DNA-Struktur in der Nähe, dann werden sie die zerstörte Stelle der DNA mit der gefundenen Struktur reparieren. Nun besteht die Möglichkeit, den Enzymen ein DNA-Stück nach eigenem Wunsch zur Verfügung zu stellen, indem es in die Nähe der zerschnittenen DNA-Struktur platziert wird.

CRISPR lässt sich somit als Genschere verwenden
CRISPR lässt sich somit als Genschere verwenden

Die Genschere und die Möglichkeiten für den Menschen

CRISPR besitzt zum einen den Vorteil, hochpräzise zu arbeiten; zum anderen funktioniert CRISPR nicht nur in Bakterien, sondern auch in Pflanzen, Tieren und in der menschlichen DNA. Besonders interessant an CRISPR ist, dass es nicht nur auf die DNA-Kopie von Viren anspricht, sondern auf Wunsch auf Kopien einer beliebigen DNA. Dies bedeutet also, dass man mit CRISPR die DNA eines Lebewesens mehr oder weniger nach eigenem Wunsch manipulieren kann. CRISPR lässt sich somit als Genschere verwenden, um die DNA nach Belieben zu verändern.

Mögliche Vorteile von CRISPR

Durch gezielte Manipulationen am Erbgut, könnten Nutzpflanzen und Tiere ertragreicher gemacht werden. Was aber aus Sicht der Medizin besonders interessant an diesem Verfahren ist: Sämtliche Krankheiten beim Menschen könnten sich durch CRISPR gezielt bekämpfen lassen. So könnte man das Immunsystem eines Menschen derart programmieren, dass es in der Lage ist, Krebszellen zu erkennen und anzugreifen. Dasselbe ist theoretisch gegen sämtliche Krankheitserreger im menschlichen Körper möglich. Der Traum von einem langen Leben ohne schwerwiegende Erkrankungen könnte also in der Zukunft tatsächlich zur Realität werden.

CRISPR - eine Frage der Ethik
CRISPR – eine Frage der Ethik

CRISPR – eine Frage der Ethik

So effektiv und heilsbringend CRISPR für die Medizin auch klingen mag, so wirft dieses Verfahren viele ethische Fragen und Probleme auf, denn mithilfe dieser Methode würden sich nicht nur Krankheiten heilen lassen, sondern auch ganze Spezies ausrotten. Würde sich die Forschung also beispielsweise dazu entschließen, Stechmücken oder Wespen komplett von diesem Planeten zu entfernen, dann wäre dies mit der mächtigen CRISPR-Methode wohl möglich; welche Auswirkungen solche Eingriffe in den Kreislauf der Natur mit sich bringen würden, lässt sich jedoch nur erahnen. Ebenso stellt sich die Frage, inwieweit es ethisch vertretbar ist, das Aussehen und körperliche Merkmale von Ungeborenen bereits im Mutterleib nach Belieben zu verändern.

Entsprechend plädiert auch der Deutsche Ethikrat für eine Regulierung von CRISPR. So wird von diesem Gremium gefordert, dass man zunächst eine intensive gesellschaftliche Debatte darüber bräuchte, welche Möglichkeiten man mit der neuen Technik verfolgen wolle. Diese Entscheidung dürfe man nicht nur den Wissenschaftlern überlassen.

Fazit: Viele Fragen sind in Sachen CRISPR noch offen

Noch ist CRISPR zwar Zukunftsmusik, könnte aber irgendwann einen Durchbruch im Bereich der digitalen Medizin darstellen. Auch wenn es wie eine ferne Utopie klingt, so dürfte die Aussicht auf Heilung sämtlicher Krankheiten ein lang gehegter Traum der Medizin sein – und erst recht der Traum von Milliarden kranken Menschen weltweit.

Natürlich steckt die Forschung im Bereich CRISPR noch in den Kinderschuhen. Auch mit dieser Methode lässt sich aktuell keine hundertprozentige Genauigkeit bei der Bearbeitung der DNA erreichen. Zudem ist bisher nicht bekannt, wie sich entsprechende Veränderungen an der DNA auf zukünftige Generationen auswirken. Es sind also noch viel Unklarheiten und offenen Fragen zu klären.

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Quellen:

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