Was vorher undenkbar war, wird Realität! Irgendwann heißt es: Erster genetisch veränderter Mensch bekam erstes genetisch verändertes Designerbaby! Science-fiction became reality! The Age of Superhumans and Creation of the ‘CRISPR babies’ – Gene Editing Through CRISPR & AI

Heute sind der Forschung keine Grenzen gesetzt – und Frankenstein selbst hätte es nie für möglich gehalten, was heute in der Forschung möglich ist.  „Wir machen uns die Welt so, wie sie uns gefällt. Was nicht passt, wird passend gemacht.“ Was vorher undenkbar war, wird Realität. CRISPR ist ein nett klingendes Akronym des Begriffs “Clustered regularly interspaced short palindromic repeats”. Möglicherweise werden Menschen in der Zukunft nicht mehr nach Rassen unterschieden. Stattdessen könnte es wie in der Filmserie „X-Men“ Kämpfe zwischen „Otto Normalverbrauchern“ und ihren überlegenen, da genmanipulierten, Gegenspielern geben. Es ist ein uralter Traum: das ewige Leben. Die menschliche Evolution vollzog sich im Laufe von vielen Jahrtausenden auf natürliche Art und Weise. Doch inzwischen greifen Wissenschaftler mit Unterstützungen der jeweiligen Regierungen in den Prozess ein. Dazu werden sogar menschliche Embryonen in einem frühen Entwicklungsstadium gentechnisch verändert. Wie sich dieses auf die folgenden Generationen auswirkt, ist nicht bekannt.  Mit einer Methode namens CRISPR-Cas. können Wissenschaftler das Erbgut von Lebewesen gezielt manipulieren. Doch neue Studien zeigen, dass CRISPR vielleicht doch nicht nur ein Segen ist, im Gegenteil. China wird schon lange kritisiert, zum „Wilden Westen“ der Genforschung zu werden.  2018 schockierte der chinesische Wissenschaftler Jiankui und zwei weitere Personen wegen Manipulation von Embryonen zur Verhinderung einer HIV-Infektion, die Welt! Sie wurden in China zu drei Jahren Gefängnis und einer Geldstrafe von 430.000 US-Dollar verurteilt. Es zeigt aber auch, dass in China die Schaffung von genetisch veränderten Designerbabys gelungen ist. Die Genome der Mädchen wurden verändert, als sie noch befruchtete Eizellen waren. Das bedeutet, dass die Veränderungen nun in fast jeder Zelle ihres Körpers vorhanden sind, darunter auch in ihren Eizellen. Wenn die beiden später in ihrem Leben selbst einmal Kinder aus ihren eigenen Eizellen haben wollen, werden ihre Nachkommen daher mindestens eine defekte Kopie von CCR5 haben. Bedeutet aber auch, dass es  in der Zukunft möglich sein wird, den Embryo auszuwählen, der am größten oder am schlausten ist. Ein chinesisches Labor hat bereits DNA-Proben von den intelligentesten Menschen weltweit gesammelt. Fortschritte in der Reproduktionstechnologie geschehen so rasant, dass sie bereits den Bereich von Science Fiction erreicht haben. Und trotz Kritik an den genmanipulierten Babys, wollen Wissenschaftler weitermachen:  „Wir sind immer noch sehr daran interessiert, dass die Forschung weitergeht“, sagte der Entwicklungsbiologe Robin Lovell-Badge vom Francis Crick Institute in London.

CRISPR – DNA-Entdeckungen lassen Science Fiction zur Tatsache werden- Möchten Sie ein „perfektes Baby“ bestellen ?

Genau wie beim Aufbau eines sehr leistungsfähigen Computers kann die neue medizinische Technologie CRISPR den Menschen durch genaues und effizientes Bearbeiten von Genen verändern. DNA beseitigen die Defekte genetischer Krankheiten, stärken die Gene von hoher Qualität und schaffen ein perfektes Baby.

Es gibt auch ein berühmtes Beispiel eines kundenspezifischen Babys, eines „no cancer baby“, geboren im Januar 2009 in London. Da die Eltern des Babys in einer Familie mit Brustkrebs leben, leiden alle Frauen in der Familie des Vaters an Brustkrebs: Um die Krankheit zu vermeiden, implantierten sie die endgültigen qualifizierten Embryonen in die Gebärmutter.

Weltweites Entsetzen, nachdem in China Embryos durch Crispr resistent gegen HIV geboren wurden. Die Nachricht hätte laut chinesischen Medien gar nicht veröffentlicht werden sollen. Angesichts vieler Zweifel meldete die offizielle chinesische Nachrichtenagentur Xinhua, dass die Nationale Gesundheitskommission die sofortige „Untersuchung“ befohlen hat. Viele Wissenschaftler warnen vor einer Büchse der Pandora, doch schon 2001 erblickte das erste genmanipulierte Baby das Licht der Welt und löste eine Debatte über Ethik aus. 2011 kam in England das erste Kind mit drei DNA-Strängen auf die Welt. Diese Manipulation an den Genen empörte Mediziner, Ethiker und Politiker weltweit. Auch 2014 hieß es wieder einmal: Erste gentechnisch veränderte Menschen erblicken das Licht der Welt. 

Und vielleicht heißt es irgendwann: Erster genetisch veränderter Mensch bekam erstes genetisch verändertes Designerbaby, Unmöglich ist das nicht!

 David Andrew Sinclair, ein australischer Biologe und Professor für Genetik, sagte bereits vor zehn Jahren: „Unsere Kinder werden mit 95 noch mit ihren Enkeln Tennis spielen.“ Mittlerweile haben Eltern in den USA bereits Klagen eingereicht, weil die Designerbabys nicht das hielten, was sie versprochen hatten.

Siehe auch: Das boomende Geschäft mit Designerbabys nach Maß!

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He Jiankui gilt als Erster, der gentechnische Eingriffe in die Keimbahn eines menschlichen Embryos vollzog. Zusammen mit zwei anderen namens Zhang Renli und Qin Jinzhou wurde er 2019 von einem Gericht in Shenzhen wegen „illegaler Durchführung der zur Reproduktion bestimmten Genbearbeitung menschlicher Embryonen“ verurteilt, die zur Geburt von drei genetisch bearbeiteten Babys führte. Anfang 2022 ist der chinesische Biophysiker,  nach drei Jahren in einem chinesischen Gefängnis  freigelassen worden. 

Laut einem Nachrichtenbericht in Nature forderten zwei hochrangige chinesische Bioethiker im Februar die chinesische Regierung auf, ein Forschungsprogramm zur Überwachung der Gesundheit der CRISPR-Kinder zu erstellen . Sie stuften die Kinder als „gefährdete Gruppe“ ein und forderten genetische Analysen, um festzustellen, ob ihre Körper genetische Fehler enthalten, die sie an zukünftige Generationen weitergeben könnten. 

In den vier Jahren, seit ein Experiment des in Ungnade gefallenen Wissenschaftlers He Jiankui zur Geburt der ersten Babys mit veränderten Genen führte , haben zahlreiche Artikel, Bücher und internationale Kommissionen darüber nachgedacht, ob und wie vererbbare Genome Editing – also die Veränderung von Genen, die weitergegeben werden an die nächste Generation – weitergehen soll. Sie haben einen internationalen Konsens bekräftigt, dass es verfrüht ist, mit der vererbbaren Genombearbeitung fortzufahren. Dennoch bleibt die Sorge bestehen, dass einige Wissenschaftler sich diesem Konsens widersetzen und rücksichtslos voranschreiten könnten – so wie es He Jiankui tat.

Designer-Babys, das Ende von Krankheiten, genetisch veränderte Menschen, die nie altern. Dinge, die zuvor Science-Fiction waren, werden plötzlich Realität. Das einzige, was wir wissen, ist, dass die Dinge nie wieder so sein werden wie vorher. Siehe auch: Chinas CRISPR-Revolution – besseres Fleisch, Organe für Menschen incl. Gedankenlesen – China’s CRISPR Revolution – The Age of Superhumans!

Warum CRISPR-Babys noch zu riskant sind – Embryostudien zeigen Herausforderungen auf

Erste CRISPR-Babys könnten verminderte Lebenserwartung haben, zu diesem Ergebis kam eine Studie, die bereits 2019 in „Nature Medicine“ veröffentlicht wurde. Forscher berichteten, wie sie eine britische Datenbank durchkämmt und herausgefunden haben, dass Menschen mit einem angeborenen Merkmal, das dem künstlich erzeugten Merkmal der Babys ähnelt, ein 21 Prozent höheres Risiko haben, vor dem 76. Lebensjahr zu sterben.

Auch eine aktuelle Stelungnahme, die am 10.März 2023 veröffentlicht wurde, erklärt, warum CRISPR-Babys noch zu riskant sind. 

Während sich die Gesellschaft mit den sozialen und ethischen Implikationen der vererbbaren Genom-Editierung auseinandersetzt, gibt es immer noch zahlreiche technische Hindernisse, so der Bericht, den wir für,Sie übersetzt haben.

Mehr als vier Jahre nachdem die ersten Kinder mit editiertem Genom geboren wurden, sind Genom-Editing-Techniken immer noch nicht sicher genug, um bei menschlichen Embryonen, die für die Fortpflanzung bestimmt sind, eingesetzt zu werden, erklärten die Organisatoren des Dritten Internationalen Gipfels zum Humanen Genom-Editing zum Abschluss des Treffens.

„Die vererbbare Bearbeitung des menschlichen Genoms bleibt zum jetzigen Zeitpunkt inakzeptabel“, hieß es in einer am 8. März 2023 veröffentlichten Erklärung. „Die präklinischen Beweise für die Sicherheit und Wirksamkeit des vererbbaren Human Genome Editing sind noch nicht erbracht, und die gesellschaftliche und politische Diskussion ist noch nicht abgeschlossen.“

Die Erklärung stand am Ende eines Tages voller Diskussionen und Debatten auf der Tagung in London über die Möglichkeit, das Genom von Embryonen oder reproduktiven Zellen, so genannten Keimzellen, so zu verändern, dass es an künftige Generationen weitergegeben wird. Viele der Vorträge auf der Tagung konzentrierten sich auf technische und wissenschaftliche Herausforderungen, wie etwa die ungewissen Folgen des Aufbrechens beider Stränge der DNA-Doppelhelix – ein notwendiger Schritt bei einigen Formen des Genome Editing – bei Embryonen.

Zusätzlich zu diesen Herausforderungen muss sich die Gesellschaft mit der Frage auseinandersetzen, ob die Technologie eingesetzt werden sollte, so die Organisatoren: „Es gibt keine Rahmenbedingungen und ethischen Grundsätze für den verantwortungsvollen Einsatz der vererbbaren Genom-Editierung beim Menschen“.

Auswirkungen des Editing

Einige Forscher haben argumentiert, dass die vererbbare Genom-Editierung Menschen, die genetische Krankheiten tragen, helfen könnte, die Weitergabe dieser Krankheiten an ihre Kinder zu vermeiden. In vielen Fällen ist dies bereits möglich, indem die In-vitro-Fertilisation mit einer Untersuchung der entstehenden Embryonen auf eine bestimmte genetische Störung kombiniert wird. Dies ist jedoch nicht immer eine Option, etwa wenn alle Embryonen eines Paares die genetische Störung unweigerlich erben werden oder wenn alle verfügbaren Embryonen zufällig die verantwortlichen Gene tragen.

Die Bearbeitung von Embryonen würde nicht nur allgemeinere Bedenken hinsichtlich Ethik und sozialer Gerechtigkeit ausräumen, sondern auch eine sichere und wirksame Genom-Editing-Plattform erfordern, um das Risiko einer Schädigung des Embryos, des entstehenden Kindes und aller Nachkommen zu minimieren. Die meisten Forschungsarbeiten zum Genome Editing an Embryonen wurden jedoch an Tiermodellen wie Mäusen durchgeführt, die möglicherweise nicht genau widerspiegeln, was in menschlichen Embryonen geschieht. Und obwohl potenzielle Genom-Editing-Therapien bereits umfassend an erwachsenen menschlichen Zellen untersucht wurden, könnten Embryonen anders als erwachsene Zellen auf die durch einige der Instrumente verursachten DNA-Schäden reagieren.

Nur eine Handvoll Labors hat versucht, das Genom menschlicher Embryonen mit dem populären Editiersystem CRISPR-Cas9 direkt zu bearbeiten, und mehrere von ihnen haben auf dem Gipfel entsprechende Ergebnisse vorgestellt.

Das Cas9-Enzym bricht beide DNA-Stränge an einer Stelle, die durch ein RNA-Führungsstück gekennzeichnet ist. Die Zelle repariert dann die Bruchstelle, indem sie entweder einen fehleranfälligen Mechanismus einsetzt, der die beiden Enden zusammenfügt, dabei aber manchmal einige DNA-Buchstaben löscht oder einfügt, oder indem sie die fehlende DNA durch eine Sequenz ersetzt, die von einer vom Forscher bereitgestellten Vorlage kopiert wurde. DNA-Brüche, die von Cas9 in Embryonen erzeugt werden, werden in der Regel über den fehleranfälligen Weg repariert, sagte Dietrich Egli, ein Stammzellbiologe an der Columbia University in New York City, auf der Konferenz.

Egli und andere Forscher berichteten auch über die Folgen der von Cas9 verursachten Doppelstrangbrüche. Die Entwicklungsbiologin Kathy Niakan, die jetzt an der Universität Cambridge im Vereinigten Königreich tätig ist, berichtete, dass ihr Labor herausgefunden hat, dass einige menschliche Embryonen große Bereiche der Chromosomen verloren haben, als sie mit CRISPR-Cas91 bearbeitet wurden. Shoukhrat Mitalipov, Reproduktionsbiologe an der Oregon Health & Science University in Portland, sagte ebenfalls, dass sein Team bei menschlichen Embryonen große DNA-Deletionen (Löschungen) an der Editierstelle gefunden habe, die mit Standardtests2 möglicherweise nicht erkannt werden.

„Können menschliche Embryonen in diesem Stadium diese Art von Eingriff wirklich vertragen?“, fragte Dagan Wells, Reproduktionsgenetikerin an der Universität Oxford (UK), die ebenfalls über Reaktionen auf DNA-Brüche in menschlichen Embryonen berichtete. Etwa 40 % der Embryonen in einer seiner Genom-Editing-Studien konnten die beschädigte DNA nicht reparieren. Mehr als ein Drittel dieser Embryonen entwickelte sich weiter, was zum Verlust oder zur Zunahme von Chromosomenstücken in einigen Zellen führte. Dies könnte die Gesundheit des Kindes beeinträchtigen, wenn sich solche Embryonen weiter entwickeln. „Diese Ergebnisse sind wirklich eine Warnung“, sagte er.

Bessere Techniken

Es gibt neuere Varianten der CRISPR-Cas9-Bearbeitung, bei denen nicht beide Stränge der DNA-Helix gebrochen werden. Mit dem Base-Editing kann beispielsweise ein einzelner DNA-Buchstabe in einen anderen umgewandelt werden, und mit einer Technik namens Prime-Editing können Forscher DNA-Sequenzen vorhersehbarer einfügen als mit CRISPR-Cas9. Beide Methoden verursachen keine Doppelstrangbrüche, sind aber noch nicht so gründlich untersucht und optimiert worden wie die CRISPR-Cas9-Tools. Auf dem Gipfeltreffen berichtete der Entwicklungsbiologe Yuyu Niu von der Kunming University of Science and Technology in China, dass eine Art von Basen-Editor bei Embryonen von Rhesusaffen (Macaca mulatta) zwar keine DNA-Mutationen außerhalb des Ziels verursachte, wohl aber unerwünschte RNA-Mutationen3.

Eine Alternative zum Editieren von Embryonen wäre das Editieren von Keimzellen, wie Eiern und Spermien, oder der Stammzellen, aus denen sie hervorgehen. Dies würde auch die Bedenken ausräumen, dass das Editieren von Embryonen nicht in allen Zellen des Embryos erfolgreich sein könnte, was zu einer Mischung aus editierten und nicht editierten Zellen führen würde. Mehrere Forscher berichteten auf dem Gipfeltreffen über Fortschritte bei der Erzeugung von editierten Keimzellen im Labor, doch die Verwendung menschlicher Zellen für die Fortpflanzung stellt nach wie vor eine Herausforderung dar.

Die Organisatoren des Gipfels forderten die Forscher auf, jede dieser Optionen weiter zu erforschen, auch wenn sich die politischen Entscheidungsträger und die Öffentlichkeit mit der Frage auseinandersetzen, welche Beschränkungen für die vererbbare Genom-Editierung gelten sollten. „Wir sind immer noch sehr daran interessiert, dass die Forschung weitergeht“, sagte der Entwicklungsbiologe Robin Lovell-Badge vom Francis Crick Institute in London, der den Vorsitz des Organisationskomitees für den Gipfel innehatte. „Parallel dazu muss mehr darüber diskutiert werden, ob die Technik überhaupt eingesetzt wird.

Wie schnell die Forschung voranschreitet, sehen Sie an den folgenden Beiträgen: so als ginge es um einen Wettlauf, wie seinerzeit den Wettlauf zum Mond.

Jetzt wissen Sie, wie weit die Forschung bereits fortgeschritten ist. Eine Grenze scheint es nicht zu geben.

Why CRISPR babies are still too risky — embryo studies highlight challenges

By nature.com

While society grapples with the social and ethical implications of heritable genome editing, technical obstacles still abound.

More than four years after the first children with edited genomes were born, genome-editing techniques are still not safe enough to be used in human embryos that are destined for reproduction, organizers of the Third International Summit on Human Genome Editing announced at the conclusion of the meeting.

“Heritable human genome editing remains unacceptable at this time,” they said in a statement issued on 8 March. “Preclinical evidence for the safety and efficacy of heritable human genome editing has not been established, nor has societal discussion and policy debate been concluded.”

The statement came at the end of a day of discussion and debate at the meeting in London about the potential of altering the genomes of either embryos or reproductive cells, called gametes, in ways that would be passed down to future generations. Many of the talks at the meeting were focused on technical and scientific challenges, such as the uncertain consequences of breaking both strands of the DNA double helix — a necessary step in some forms of genome editing — in embryos.

In addition to those challenges, society must grapple with questions about whether the technology should be used, organizers said: “Governance frameworks and ethical principles for the responsible use of heritable human genome editing are not in place.”

Effects of editing

Some researchers have argued that heritable genome editing could help people who carry genetic diseases to avoid passing those conditions on to their children. In many cases, this can already be done by combining in vitro fertilization with testing of the resulting embryos for a given genetic disorder. But that is not always an option, such as when all of the embryos of a couple will inevitably inherit the genetic disorder, or when all available embryos happen to carry the responsible genes.

As well as addressing broader concerns about ethics and social justice, editing embryos would require a safe and effective genome-editing platform to minimize the chances of harm to the embryo, the resulting child and any descendants. Most research on genome editing in embryos, however, has been done using animal models such as mice, which might not accurately reflect what happens in human embryos. And, although potential genome-editing therapies have been widely studied in adult human cells, embryos might respond differently than adult cells to the DNA damage caused by some of the tools.

Only a handful of laboratories have directly tried to edit the genomes of human embryos using the popular editing system CRISPR–Cas9, and several of these presented concerning results at the summit.

The Cas9 enzyme works by breaking both strands of DNA at a site designated by a guiding piece of RNA. The cell then repairs the break, either by using an error-prone mechanism that stitches the two ends together but sometimes deletes or inserts a few DNA letters in the process, or by replacing the missing DNA with a sequence copied from a template provided by the researcher. DNA breaks created by Cas9 in embryos are usually repaired using the error-prone pathway, said Dietrich Egli, a stem-cell biologist at Columbia University in New York City, at the conference.

Egli and other researchers also reported on the consequences of the double-strand breaks made by Cas9. Developmental biologist Kathy Niakan, now at the University of Cambridge, UK, recounted that her lab found that some human embryos lost large regions of chromosomes when they were edited using CRISPR–Cas91. Shoukhrat Mitalipov, a reproductive biologist at Oregon Health & Science University in Portland, also said that his team had found large DNA deletions at the editing site in human embryos, and that these deletions might not be detected using standard tests2.

“Can human embryos at this stage really tolerate this kind of intervention?” asked Dagan Wells, a reproductive geneticist at the University of Oxford, UK, who also reported concerning responses to DNA breaks in human embryos. About 40% of the embryos in one of his genome-editing studies failed to repair broken DNA. More than one-third of those embryos continued to develop, he said, resulting in the loss or gain of pieces of chromosomes in some cells. That could harm the health of the child if such embryos were allowed to develop further. “These results are really a warning,” he said.

Better techniques

There are newer variations of CRISPR–Cas9 editing that do not break both strands of the DNA helix. Base editing, for example, can convert a single DNA letter into another, and a technique called prime editing allows researchers to insert DNA sequences more predictably than when using CRISPR–Cas9. Neither of these methods cause double-strand breaks, but they have not been as thoroughly studied and optimized as CRISPR–Cas9 tools. At the summit, developmental biologist Yuyu Niu at the Kunming University of Science and Technology in China reported that one kind of base editor did not cause off-target DNA mutations in rhesus macaque (Macaca mulatta) embryos, but it did cause unwanted RNA mutations3.

An alternative to editing embryos would be to instead edit gametes, such as eggs and sperm, or the stem cells that give rise to them. This would also sidestep concerns that efforts to edit embryos might not succeed in all cells of the embryo, resulting in a mixture of edited and unedited cells. Several researchers at the summit reported progress towards generating edited gametes in the lab, but doing this with human cells destined for reproductive uses still poses challenges.

The summit organizers urged researchers to continue exploring each of these options, even as policymakers and the public grapple with what restrictions should be placed on heritable genome editing. “We are still keen that the research goes ahead,” said developmental biologist Robin Lovell-Badge at the Francis Crick Institute in London, who chaired the organizing committee for the summit. “In parallel, there has to be more debate about whether the technique is ever used.”

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-00756-0

References

  1. Alanis-Lobato, G. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 118, e2004832117 (2021).

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  2. Liang, D. et al. Nature Commun. 14, 1219 (2023).

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  3. Kang, Y. et al. Sci. Adv. 8, eabo3123 (2022).

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Netzfrau Lisa Natterer

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