Revolutionäre Technik

CRISPR/Cas9: Kann ich meine Gene auf mehr Muskeln programmieren?

Der Mann, den wir hier vorstellen, meint es todernst. Nicht nur, dass er erklärt, wie menschliche Gensequenzen ganz leicht so verändert werden können, dass der Muskelaufbau zunimmt. Er sagt auch, das kann jeder Laie, und bringt ein Gen-Hacker-Starter-Kit für jedermann auf den Markt.

CRISPR-Cas-9-Verfahren für mehr Muskeln
CRISPR-Cas-9-Verfahren für mehr Muskeln Foto: iStock / Meletios Verras, Lacheev

"Nimm die blaue Pille – und die Geschichte endet. Du wachst in deinem Bett auf und glaubst, was du auch immer glauben willst. Nimm die rote Pille – und du bleibst hier im Wunderland." Jeder kennt diese Szene aus dem Film "Matrix", in der Morpheus Neo vor die Entscheidung seines Lebens stellt.

Im Unterschied zu Morpheus ist Josiah Zayner real – doch auch der US-amerikanische Biohacker will die Menschen vor eine Entscheidung stellen. Um sie aus einem Gefängnis zu befreien, von dem die meisten gar nicht ahnen, dass es existiert.

Dafür ist dem exzentrischen Gen-Forscher jedes Mittel recht – auch wenn das bedeutet, mit der Genschere "eine neue Spezies Mensch zu erschaffen". Schon während des Studiums liest Zayner von einer Entdeckung des spanischen Mikrobiologen Francisco Mojica.

Der beschreibt 1989 in seiner Doktorarbeit an der Universität Alicante sich wiederholende Sequenzen im Genom eines "salzliebenden Archäbakteriums" – und nennt sie "Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats", kurz: CRISPR.

Doch erst 2003 stößt Mojica auf eine 30-stellige CRISPR-Gen-Sequenz in einem Bakterium, die identisch ist mit dem Erbgut eines Virus, der Bakterien befällt. Und zu seiner Überraschung stellt er fest, dass sein Bakterium immun ist gegen das Virus – dank der CRISPR-Sequenz. Der Wissenschaftler hat etwas Sensationelles entdeckt: das Immunsystem der Bakterien.

CRISPR-Sequenzen: Zielfahnder für Gene

Kurz nach Bekanntwerden von Mojicas Entdeckung bahnt sich die nächste Sensation an. Die Mikrobiologen Rodolphe Barrangou und Philippe Horvath erkennen, dass CRISPR-Sequenzen für das Immunsystem der Bakterien wie chemische Fahndungsbilder sind.

Das Prinzip ist einfach: Kommt ein Bakterium mit einem Virus in Kontakt, merkt es sich Angriffspunkte in dessen Gentext, kopiert diesen Teil des Erbguts und bettet ihn in die "leer stehenden" CRISPR-Sequenzen im eigenen Genom ein.

Wird das Bakterium wieder von dem Virus angegriffen, erkennt es ihn anhand des abgelegten "Fahndungsbildes" und produziert eine maßgeschneiderte Proteinschere (Cas-9-Protein). Die zerschneidet das Genomstück des Virus exakt an der festgelegten Stelle.

Im Juni und September 2012 veröffentlichen Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna ihre berühmte Studie. Darin beschreiben sie, dass man das CRISPR-Cas-9-Verfahren auch außerhalb von Bakterien anwenden kann: Um etwa das menschliche Genom an einer vorher festgelegten Stelle mit der Genschere zerteilen zu können, injiziert man die gewünschte Schnittstelle (in Form der entsprechenden Ziel-Gensequenz) in eine vorher präparierte Zelle.

Mit dem Cas9 Protein können CRISPR Sequenzen genau geschnitten werden
Mit dem Cas9 Protein können CRISPR Sequenzen genau geschnitten werden Foto: iStock / Meletios Verras

Diese Zelle wiederum implementiert dann die Ziel-Gensequenz ("Fahndungsbild") in den CRISPR-Bereich ihrer eigenen DNA – und ist nun bereit, sofort eine Cas-9-Genschere zu produzieren, wenn eine Gensequenz "gesichtet" wird, die auf die im CRISPR-Bereich abgelegte Beschreibung passt.

Bringt man nun eine so behandelte Zelle mit einer normalen Zellen zusammen, passiert Folgendes: Wie ein Bluthund hetzt die Cas-9-Genschere los und zerschneidet das Erbgut der Ziel-Zelle an exakt jener Gensequenz, auf die sie vorher programmiert wurde.

Da man im Grunde jede Gen-Sequenz künstlich im Labor herstellen kann, ist es nach Charpentier und Doudna möglich, Gen-Sequenzen an jeder Stelle präzise zu schneiden und zu modifizieren.

Als Josiah Zayner das erste Mal davon liest, versteht er sofort, dass die CRISPR-Technik alles verändert, was man von der Abhängigkeit des Menschen von seinen Genen zu wissen glaubte. Der Grund: Mit dem Verfahren sind wir nicht nur in der Lage, den genetischen Bauplan des menschlichen Körpers nahezu willkürlich umzuschreiben – es ist auch von Laien anwendbar.

Jeder kann mit diesem Werkzeug theoretisch auf seine Gene zugreifen, um sich z.B. von einer Krankheit zu heilen. "Zum ersten Mal in der Geschichte sind wir Menschen nicht länger die Sklaven unseres Erbmaterials", erklärt Zayner. "Wir haben endlich die Wahl." Dann fasst er einen Plan: „Ich möchte die Gentechnik in die Hände der Menschen legen – damit sie damit machen können, was sie wollen“, sagt er. Und Zayner zieht seinen Plan durch.

Phase 2: Selbstversuch für mehr Muskeln

Januar 2016: Zayner hat sich an die Spitze eines weltweiten Netzwerks von Biohackern gesetzt, die es sich zur Aufgabe gemacht haben, das CRISPR-Cas-9-Verfahren außerhalb von traditionellen Laboren weiterzuentwickeln.

Und er hat tatsächlich einen Weg gefunden, diese neue Form der Genwissenschaft in die Wohnzimmer und Küchen aller Menschen zu bringen: Er leitet eine Firma, die für den Startpreis von 150 Dollar sogenannte Gen-Kits verkauft – leicht zu bedienende Chemiebaukästen, mit denen auch ein Laie zu Hause das Umschreiben von Genen an Bakterienstämmen ausprobieren kann.

Um zu unterstreichen, wie ernst ihm die Demokratisierung der Genforschung ist, greift Zayner zu einem radikalen Mittel: Selbstversuche. Er verabreicht sich Milliarden modifizierte Fäkalbakterien von einem Spender, um seinen "kompletten Darm zu resetten".

Dass er in kürzester Zeit ohne Chance auf Rettung gestorben wäre, wenn sein Immunsystem die fremden Zellen abgestoßen hätte, interessierte ihn nicht. Zayner überlebt, doch für viele Mediziner hat er damit eine rote Linie überschritten.

Probleme beim Muskelaufbau? Bald ein Problem der Vergangenheit.
Probleme beim Muskelaufbau? Bald ein Problem der Vergangenheit. Foto: iStock / Lacheev

Trotz der großen Risiken legt er Anfang 2017 noch nach. Um seinen Muskelaufbau genetisch umzuprogrammieren, spritzt er sich eine Cas-9-Lösung, die er darauf programmiert hat, in seinen Zellen das Protein Myostatin zu zerstören.

Myostatin ist im menschlichen Körper eigentlich für den kontrollierten Aufbau der Muskeln verantwortlich. Zayner möchte diese "Muskelbremse" ausschalten – und orientiert sich dabei an einem Versuch chinesischer Forscher, die mit der gleichen Methode zwei extrem muskulöse Beagle-Hunde "hergestellt" haben.

Auch Zayner erhofft sich von der Behandlung mehr Muskeln – und den endgültigen Beweis dafür, dass sein Gen-Tuning nicht gefährlich und ein genetisch design ter Körper nur noch eine Spritze mit modifizierten Proteinen entfernt ist. Ob er am Ende des Versuchs wirklich mehr Muskeln hat, wird die Zukunft zeigen.

Für ihn ist das auch nicht weiter wichtig – für ihn zählt nur, dass er alleine die Wahl hatte: "Will ich in Zukunft groß und stark sein? Möchte ich lieber eine dunkle Haut haben oder eine helle?", fragt er – und fügt dann hinzu: "Wir sind heute an einem Punkt angelangt, an dem bald jeder Mensch die Wahl haben wird, wie er genetisch aufgestellt sein möchte."

Für Zayner scheint die Gen-Anpassung nicht mehr zu sein als die Wahl des Outfits. Doch ganz so einfach ist es nicht.

Im Video: Genveränderung mit dem CRISPR/Cas9-Verfahren

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Befreiung der Gene

"Ich sehe das alles sehr kritisch", erklärt Günter Stock, ehemaliger Präsident der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaft. "Sicherheitsstandards werden eventuell nicht eingehalten – und kontrollieren ließen sie sich auch nicht."

Und genau das sei ein großes Problem, meint auch Rayk Behrendt von der TU Dresden, der das von Zayner vertriebene Gen-Kit in seinem Labor getestet hat. "Die Stelle in der DNS, wo CRISPR schneiden soll, ist in vielen Bakterien gleich", erklärt der Experte.

"Und das bedeutet, dass sie nicht nur harmlose Erreger modifizieren können – sondern auch extrem tödliche wie Tuberkulose-, Typhus- oder Cholera-Bakterien." Ebenso besteht die Gefahr, dass durch die Anwendung in Privathaushalten genetisch veränderte Bakterienstämme ins Freie gelangen.

Für Zayner sind diese Einwände nur die Versuche einer Wissenschaftselite, die Macht über die Gene in ihren Laboren einzuschließen. Doch das kümmert ihn nicht. "Es gibt keine Grenzen, und niemand kann das noch stoppen", erklärt er. Womöglich hat er damit sogar recht.

Denn auch andere haben das unglaubliche Potenzial einer umfassenden Gen-Kontrolle erkannt. Wenn also Zayner nicht die gottähnlichen Möglichkeiten des CRISPR-Cas-9-Verfahrens dazu nutzt, die Welt zu verändern, werden es ganz sicher andere tun. In China etwa hat die Forscherin Lai Liangxue beinahe unbemerkt von der Öffentlichkeit Fakten geschaffen.

"Bis jetzt haben wir CRISPR an Mäusen, Hasen, Hunden und Schweinen getestet", erklärt Lai. "Wir wissen, dass die Idee, Gott zu spielen, viele Menschen nervös macht. Aber sobald wir unsere Tests an Tieren erfolgreich abgeschlossen haben, werden wir unser Wissen auch am Menschen testen."

Und dafür gibt es tatsächlich gute Gründe. "Ich habe überhaupt keinen Zweifel daran, dass es bereits heute Orte gibt, an denen individuelle Krebstherapien angeboten werden – und es wird nicht lange dauern, bis die ersten Kliniken aus dem Boden sprießen", erklärt Zayner.

Doch es gibt auch die andere Seite der Medaille. Die Liste der "Frankenstein-Projekte" – wie Kritiker den unkontrollierten Einsatz der CRISPR-Technik außerhalb von Laboren bezeichnen – ist bereits lang. Israelische Forscher behaupten im Sommer 2017, durch Gen-Tuning die durchschnittliche Lebenserwartung um mindestens 10 Jahre erhöhen zu können.

Andere Studien sehen die Möglichkeit, das in den Chromosomen gespeicherte Körperalter eines Menschen zurückzusetzen. Und in Kanada schockten 2016 Forscher die Fachwelt, als sie bekanntgaben, dass sie mithilfe der CRISPR-Technik einen als ausgestorben geglaubten Vertreter der Pferdepocken wieder auferstehen ließen – indem sie das Gen-Setting am Computer designten.

Man kann sich einen völlig neuen Bioterrorismus mit einem 150-Dollar-Starterset aus Zayners Online-Shop leicht vorstellen.

Egal, was man von Zayner hält: Die Büchse der Pandora ist geöffnet, und bald wird der Moment kommen, in dem sich jeder Mensch entscheiden muss, ob er die blaue Pille wählt – und so weiterlebt wie bisher. Oder die rote Pille – und aus der Matrix seiner Gene ausbricht. Morpheus jedenfalls warnt Neo in der eingangs erwähnten Szene: "Das ist deine letzte Chance, umzukehren. Danach gibt es kein Zurück."

CRISPR Starter Kit
CRISPR Starter Kit Foto: the-odin.com

Wie kann ich selber Gene modifizieren?

Um Gene mithilfe des CRISPR-Cas-Verfahrens zu schneiden und zu modifizieren, benötigt man kein Hightech-Labor. Tatsächlich lassen sich grundlegende Gen-Veränderungen an Bakterienkulturen schon mit einem relativ simplen Starter-Kit (Bild oben) bewerkstelligen, das Josiah Zayner in seinem Online-Shop verkauft. Preis: 159 US-Dollar (ca. 135 Euro).

Dazu gehören unter anderem Petrischalen, Plastikhandschuhe, eine Mikropipette und LB-Agar-Kulturen, um die nicht pathogenen Bakterienkulturen ernähren zu können. Außerdem in dem Starter-Kit enthalten: eine exakte Anleitung von Zayner, um in einem Experiment eine bestimmte Genmutation (K43T) an den mitgelieferten Bakterienkulturen hervorzurufen, die die Mikroben resistent gegen ein Antibiotikum machen.

Doch Vorsicht: Es ist zwar nicht verboten, das Paket aus den USA nach Deutschland zu bestellen – die Anwendung allerdings schon. Der Grund: Generell ist es in Deutschland untersagt, genetische Experimente außerhalb von Sicherheitslaboren zu machen.

Im Video: Eine Revolution im Genlabor: Crispr/Cas9 einfach erklärt