Gentechnik: Wenn Mäuse nur weiblichen Nachwuchs bekommen
Britische Forscher können das Geschlecht des Nachwuchses noch vor der Zeugung festlegen. Die Hühner-, Schweine- und Rinderzucht sollen vom gentechnischen Verfahren profitieren. Ob das auch bei Menschen funktionieren könnte, ist unklar.
Männlich oder weiblich? Das Geschlecht des Nachwuchses bleibt nicht mehr dem Zufall überlassen. Ein britisches Forschungsteam kann schon vor der Zeugung festlegen, ob der Wurf einer Mäusin ausschließlich aus männlichen oder aus weiblichen Tieren bestehen wird. Der Bericht über dieses Experiment mit Tieren sorgt bei vielen Menschen für Gänsehaut. Können Eltern demnächst das Geschlecht ihres Kindes vorab bestimmen? Diese Gefahr besteht derzeit nicht.
Teamleiterin Charlotte Douglas vom Francis-Crick-Institut in London verfolgt mit ihrer Idee ganz andere Ziele. Sie will mit dem Einsatz von Gentechnik das Leid von Millionen von Tieren verringern. Denn die Festlegung des Geschlechts weit vor der Geburt könnte für die Landwirtschaft vielerorts nützlich sein. In der Milchwirtschaft, der Schweinezucht und bei Legehennen ist männlicher Nachwuchs beispielsweise nicht erwünscht. Jahr für Jahr werden Hundertausende Tiere gekeult oder geschreddert, weil sie das falsche Geschlecht haben. Weltweit arbeiten Forschende seit vielen Jahren an einer Lösung für dieses Problem. Die in London und an der Universität von Kent entwickelte Methode könnte nun viele andere Ideen ausstechen. Denn sie funktioniert zu 100 Prozent, die aufwändige Kontrolle des Geschlechts bei den neugeborenen Tieren ist nicht mehr nötig.
Wieder einmal bildet die neue Genschere Crispr/Cas9 die Basis für eine Innovation, die für Diskussionen sorgen wird. Crispr/Cas ist ein in der Natur entstandenes Werkzeug aus Enzymen, das einzelne DNA-Bausteine im Erbgut einfach und präzise verändern kann. Crispr/Cas besteht aus zwei Bestandteilen: ein Teil identifiziert die Stelle, an der das Erbgut geschnitten werden soll, der andere Enzymteil zerlegt und bearbeitet die DNA.
Charlotte Douglas‘ Team entwickelte eine clevere Idee, um das Geschlecht des Nachwuchses festzulegen. Damit die Methode funktioniert, müssen im Labor sowohl die Eizellen als auch die Spermien der Tiere mit den Crispr/Cas-Reagenzien versetzt werden. Das Team setzt die beiden Teile an unterschiedlichen Stellen ein. Den Crispr-Teil schleusen die Forschenden in die Mäuse-Eizellen ein, wo das Werkzeug ohne die andere Hälfte aber wirkungslos bleibt. Den Cas9-Teil verknüpfen die Forschenden mit dem Erbgut in der Samenzelle. Entweder binden sie ihn an das X- oder an das Y-Chromosom in den Mäusespermien. Wenn sich Ei- und Samenzelle finden, gibt es zwei Möglichkeiten. Der Crispr-Teil bleibt allein, weil er mit dem Chromosom ohne den Cas9-Teil kombiniert. Dannpassiert nichts und die befruchtete Eizelle entwickelt sich weiter. Oder der Crispr-Teil findet die Cas-Komponente, die Genschere beginnt zu schneiden, beschädigt das Erbgut in einer sehr frühen Phase der Embryoentwicklung, in der ein Embryo erst aus 16 oder 32 Zellen besteht. Dabei wird ein Gen (Topoisomerase 1) blockiert, das für die weitere Zellteilung wichtig ist. Die befruchteten Eizellen dieser Kombination sind nicht überlebensfähig. Dadurch ergibt sich das Geschlecht: Sitzt die Cas9-Komponente am Y-Chromosom der Spermien, kann sich der männliche Nachwuchs nicht in der Gebärmutter der Mäusin einnisten. Wurde Cas9 mit dem X-Chromosom kombiniert, stirbt der weibliche Nachwuchs ab.
Beim Menschen sind solche Eingriffe in die Keimbahnzellen verboten, allerdings sind sie im Vorfeld einer künstlichen Befruchtung theoretisch durchaus denkbar. Doch Mäuse sind keine Menschen, und die Wissenschaft weiß von vielen Beispielen, in denen die Übertragung gescheitert ist: Während Mäuse vergleichsweise einfach genetisch verändert werden können, gelingt das beim Menschen kaum. Die Eizellen und Samenzellen des Menschen haben bessere Schutzfunktionen. Menschliche Zellen sind offenbar geschickter darin, sich mit eigenen Reparaturmechanismen gegen eine Gen-Attacke zu wehren.
Trotzdem darf nicht unerwähnt bleiben, dass Experten im Rahmen einer künstlichen Befruchtung schon heute im Rahmen einer Präimplantationsdiagnostik das Geschlecht des Embryos bestimmen könnten, bevor er der zukünftigen Mutter eingesetzt wird. Eine solche Beratung der Eltern ist in vielen Ländern ausdrücklich verboten, aber Experten vermuten, dass einige Kliniken den Wunsch der Eltern dennoch folgen.
Für die Tierzucht könnte das britische Verfahren interessant sein, weil es die Kosten senkt. „In Großbritannien werden jedes Jahr etwa 95 000 männliche Kälber, in Deutschland 200.000 und in Australien 500.000 Kälber gekeult“, argumentiert Charlotte Douglas mit einem Beispiel aus der Milchwirtschaft. Wegen der hohen Erfolgsquote des genetischen Eingriffs könnten die Züchter die Kosten für eine Geschlechtskontrolle einsparen. Zudem werden weniger Zuchttiere benötigt, wenn der Nachwuch in einem Wurf immer das gewünschte Geschlecht hat.
Peter Ellis, Mitautor der Studie an der Universität Kent, betont aber, dass die Einführung der Methode noch dauern werde. Vor einem möglichen Einsatz in der Landwirtschaft seien eine ausführliche Debatte in der Öffentlichkeit und eine Änderung der Rechtsvorschriften nötig. „Auch auf wissenschaftlicher Seite ist noch viel Arbeit zu leisten, die sich über mehrere Jahre hinziehen wird. Zunächst müssen spezielle Gen-Editierungs-Toolkits für verschiedene Tierarten entwickelt werden, die dann in ihrer Sicherheit und Wirksamkeit überprüft werden“, sagt Ellis. Nötig ist beispielsweise eine Studie, die über einen längeren Zeitraum hinweg untersucht, ob der Tiernachwuchs nach dem genetischen Eingriff gesund bleibt oder ob Nebenwirkungen auftreten.
Die Debatte über die gentechnische Geschlechterauswahl wird nicht einfach. Sue Leary, Präsidentin der Tierschutzorganisation Alternatives Research & Development Foundation, sieht in diesem Ansatz keine großen Vorteile. Man könne ein ethisches Problem wie das Keulen von Tieren nicht mit einem anderen ethischen Problem lösen, nämlich der Gentechnik, sagt sie.
Das neue Verfahren könnte zuerst für Versuchstiere verwendet werden. In Tierversuchen mit Mäusen ist häufig nur ein Geschlecht gefragt, wenn diese als Modell für eine Krankheit dienen sollen.