Wirbeltierembryo. (Sinhyun/iStock) Vor mehr als einem Jahr war die Welt von einem chinesischen Biophysiker schockiert Er Jiankui 's Versuch zu verwenden CRISPR Technologie, um menschliche Embryonen zu verändern und sie resistent zu machen HIV , was zur Geburt der Zwillinge Lulu und Nana führte.
Nun wurden in einem kürzlich veröffentlichten Bericht entscheidende Details enthüllt Veröffentlichung von Auszügen aus der Studie, die eine Reihe von Bedenken darüber ausgelöst haben, wie das Genom von Lulu und Nana verändert wurde.
Wie CRISPR funktioniert
CRISPR ist eine Technik, die es Wissenschaftlern ermöglicht, jede DNA durch Änderung ihrer Sequenz präzise zu bearbeiten.
Wenn Sie CRISPR verwenden, versuchen Sie möglicherweise, ein Gen „auszuschalten“, indem Sie es inaktiv machen, oder Sie versuchen, bestimmte Modifikationen zu erreichen, z. B. das Einfügen oder Entfernen eines gewünschten DNA-Stücks.
Die Genbearbeitung mit dem CRISPR-System beruht auf der Assoziation zweier Proteine. Eines der Proteine, Cas9 genannt, ist für das „Schneiden“ der DNA verantwortlich. Das andere Protein ist ein kurzes RNA-Molekül (Ribonukleinsäure), das als „Leitfaden“ fungiert und Cas9 an die Position bringt, an der es schneiden soll.
Das System benötigt auch Hilfe von den zu bearbeitenden Zellen. DNA-Schäden kommen häufig vor, daher müssen Zellen die DNA-Läsionen regelmäßig reparieren. Die damit verbundenen Reparaturmechanismen führen bei der Genbearbeitung zu Deletionen, Insertionen oder Modifikationen.
Wie die Genome von Lulu und Nana verändert wurden
Jiankui und seine Kollegen hatten es auf ein Gen namens CCR5 abgesehen, das für HIV notwendig ist Virus in die weißen Blutkörperchen eindringen ( Lymphozyten ) und infizieren unseren Körper.
Einer Variante von CCR5, CCR5 Δ32 genannt, fehlt eine bestimmte Zeichenfolge aus 32 „Buchstaben“ des DNA-Codes. Diese Variante kommt natürlicherweise in der menschlichen Bevölkerung vor und führt zu einem hohen Grad an Resistenz gegen den häufigsten HIV-Virustyp.
Jankuis Team wollte diese Mutation mithilfe von CRISPR an menschlichen Embryonen nachbilden, um sie resistent gegen eine HIV-Infektion zu machen. Aber das verlief nicht wie geplant, und es gibt mehrere Gründe, warum sie gescheitert sind.
Erstens versuchte das Team, obwohl es in der Zusammenfassung seines unveröffentlichten Artikels behauptete, die menschliche CCR5-Mutation reproduziert zu haben, in Wirklichkeit, CCR5 zu modifizieren schließen zur Δ32-Mutation.
Dadurch erzeugten sie unterschiedliche Mutationen, deren Auswirkungen unbekannt sind. Es kann zu einer HIV-Resistenz führen oder auch nicht und kann andere Folgen haben oder auch nicht.
Besorgniserregend war, dass sie nichts davon testeten und stattdessen mit der Implantation der Embryonen fortfuhren. Das ist nicht zu rechtfertigen.
Der Mosaikeffekt
Eine zweite Fehlerquelle könnte gewesen sein, dass die Bearbeitung nicht perfekt effizient war. Dies bedeutet, dass nicht unbedingt alle Zellen in den Embryonen bearbeitet wurden.
Wenn ein Organismus aus einer Mischung bearbeiteter und unbearbeiteter Zellen besteht, spricht man von einem „Mosaik“. Obwohl die verfügbaren Daten noch begrenzt sind, scheint es, dass sowohl Lulu als auch Nana ein Mosaik sind.
Dies macht es noch unwahrscheinlicher, dass die gentechnisch veränderten Babys gegen eine HIV-Infektion resistent sind. Das Risiko einer Mosaikbildung hätte ein weiterer Grund sein müssen, die Embryonen nicht zu implantieren.
Darüber hinaus kann die Bearbeitung unbeabsichtigte Auswirkungen an anderer Stelle im Genom haben.
Beim Entwerfen eines CRISPR-Experiments wählen Sie die „Leit“-RNA so aus, dass ihre Sequenz für das Gen, auf das Sie abzielen, eindeutig ist. Allerdings kann es auch an anderen Stellen im Genom zu „Off-Target“-Schnitten kommen, also an Stellen mit einer ähnlichen Sequenz.
Jiankui und sein Team testeten Zellen der bearbeiteten Embryonen und berichteten nur über eine Modifikation, die nicht zum Ziel führte. Allerdings erforderte dieser Test eine Probennahme der Zellen, die daher nicht mehr Teil der Embryonen waren, die sich weiter entwickelten.
Daher wurden die verbleibenden Zellen in den Embryonen nicht getestet und wiesen möglicherweise verschiedene Modifikationen außerhalb des Ziels auf.
Dies ist nicht die Schuld des Teams, da es immer Einschränkungen bei der Erkennung von Fehlschlägen und Mosaiken geben wird und wir uns nur ein unvollständiges Bild machen können.
Dieses Teilbild hätte sie jedoch zum Nachdenken bringen sollen.
Eine schlechte Idee, damit anzufangen
Oben haben wir mehrere Risiken beschrieben, die mit den an den Embryonen vorgenommenen Veränderungen verbunden sind und an zukünftige Generationen weitergegeben werden könnten.
Die Bearbeitung von Embryonen ist nur dann ethisch vertretbar, wenn der Nutzen die Risiken deutlich überwiegt.
Abgesehen von technischen Problemen kümmerte sich Jiankuis Team nicht einmal um einen ungedeckten medizinischen Bedarf.
Obwohl der Vater der Zwillinge HIV-positiv war, gibt es bereits eine bewährte Methode, um zu verhindern, dass ein HIV-positiver Vater Embryonen infiziert. Das ' Spermawaschen '-Methode wurde tatsächlich vom Team verwendet.
Der einzige Vorteil der versuchten Genveränderung wäre, wenn sie nachgewiesen wäre, ein geringeres Risiko einer HIV-Infektion für die Zwillinge im späteren Leben gewesen.
Es gibt jedoch sicherere Möglichkeiten, das Infektionsrisiko zu kontrollieren, etwa Kondome und obligatorische Tests bei Blutspenden.
Implikationen für das Gen-Editing als Fachgebiet
Die Anwendungsmöglichkeiten der Genbearbeitung sind endlos. Es kann verwendet werden Machen Sie Pflanzen wie die Cavendish-Banane widerstandsfähiger gegen verheerende Krankheiten . Es kann eine wichtige Rolle bei der Anpassung an spielen Klimawandel .
Im Gesundheitsbereich sehen wir bereits vielversprechende Ergebnisse mit der Bearbeitung somatischer Zellen (d. h. nicht vererbbarer Modifikationen der eigenen Zellen des Patienten) bei Beta-Thalassämie und Sichelzellenanämie.
Wir sind jedoch noch nicht bereit für die Bearbeitung menschlicher Embryonen. Unsere Techniken sind noch nicht ausgereift genug, und es wurde kein Argument dafür vorgebracht, dass ein weit verbreiteter Bedarf besteht, den andere Techniken, wie zum Beispiel Präimplantations-Gentests, nicht decken könnten.
Auch im Bereich Governance ist noch viel Arbeit erforderlich. Es gab einzelne Forderungen nach einem Moratorium für die Bearbeitung von Embryonen und Expertengremien von Weltgesundheitsorganisation Zu UNESCO .
Dennoch hat sich kein Konsens herausgebildet.
Es ist wichtig, dass diese Diskussionen vorankommen einstimmig zu einer zweiten Phase, in der andere Interessengruppen, wie etwa Patientengruppen, umfassender konsultiert (und informiert) werden. Auch der Dialog mit der Öffentlichkeit ist von entscheidender Bedeutung. 
Dimitri Perrin , Alter Dozent, Queensland University of Technology Und Gaetan Burgio , Genetiker und Gruppenleiter, The John Curtin School of Medical Research, Australische Nationaluniversität .
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