Designerbaby - Designer baby

Ein Designerbaby ist ein Baby, dessen genetische Ausstattung ausgewählt oder verändert wurde, oft um ein bestimmtes Gen einzuschließen oder Gene zu entfernen, die mit einem Gesundheitszustand verbunden sind. Dieser Prozess umfasst normalerweise die Analyse einer breiten Palette menschlicher Embryonen , um Gene zu identifizieren, die mit bestimmten Krankheiten und Merkmalen verbunden sind, und die Auswahl von Embryonen, die die gewünschte genetische Ausstattung aufweisen; ein Verfahren, das als genetische Präimplantationsdiagnostik bekannt ist . Andere mögliche Methoden, mit denen die genetischen Informationen eines Babys verändert werden können, beinhalten die direkte Bearbeitung des Genoms vor der Geburt. Dieser Prozess wird nicht routinemäßig durchgeführt, und es ist nur ein Fall bekannt, dass 2019 die chinesischen Zwillinge Lulu und Nana als Embryonen bearbeitet wurden, was zu weit verbreiteter Kritik führte.

Genetisch veränderte Embryonen können durch Einbringen des gewünschten genetischen Materials in den Embryo selbst oder in die Spermien und/oder Eizellen der Eltern erreicht werden; entweder indem die gewünschten Gene direkt in die Zelle eingebracht werden oder die Gen-Editing-Technologie verwendet wird. Dieses Verfahren wird als Keimbahn-Engineering bezeichnet und die Durchführung an Embryonen, die zur Reife gebracht werden, ist normalerweise gesetzlich nicht erlaubt. Embryonen auf diese Weise zu bearbeiten bedeutet, dass die genetischen Veränderungen auf zukünftige Generationen übertragen werden können , und da es sich bei der Technologie um die Bearbeitung der Gene eines ungeborenen Kindes handelt, wird sie als umstritten angesehen und ist Gegenstand einer ethischen Debatte. Während einige Wissenschaftler den Einsatz dieser Technologie zur Behandlung von Krankheiten dulden, haben einige Bedenken geäußert, dass dies in die Verwendung der Technologie für kosmetische Mittel und die Verbesserung menschlicher Eigenschaften mit Auswirkungen auf die Gesellschaft im Allgemeinen übersetzt werden könnte.

Präimplantationsdiagnostik

Die genetische Präimplantationsdiagnostik (PID oder PIGD) ist ein Verfahren, bei dem Embryonen vor der Implantation untersucht werden . Die Technik wird neben der In-vitro- Fertilisation (IVF) eingesetzt, um Embryonen zur Beurteilung des Genoms zu gewinnen – alternativ können Eizellen vor der Befruchtung gescreent werden . Die Technik wurde erstmals 1989 eingesetzt.

Die PID wird in erster Linie verwendet, um bei möglichen genetischen Defekten Embryonen für die Implantation auszuwählen , um mutierte oder krankheitsbedingte Allele zu identifizieren und gegen diese zu selektieren. Es ist besonders nützlich bei Embryonen von Eltern, bei denen einer oder beide eine Erbkrankheit tragen . Die PID kann auch verwendet werden, um nach Embryonen eines bestimmten Geschlechts zu selektieren, am häufigsten, wenn eine Krankheit stärker mit einem Geschlecht als dem anderen verbunden ist (wie dies bei X-chromosomalen Erkrankungen der Fall ist, die bei Männern häufiger auftreten, wie Hämophilie ). . Säuglinge, die mit Merkmalen geboren wurden, die nach der PID ausgewählt wurden, werden manchmal als Designerbabys angesehen.

Eine Anwendung der PID ist die Auswahl von „ Retter-Geschwistern “, Kindern, die geboren werden, um einem Geschwister mit einer normalerweise lebensbedrohlichen Krankheit eine Transplantation (eines Organs oder einer Zellgruppe) zu verabreichen. Retter-Geschwister werden durch IVF gezeugt und dann mittels PID untersucht, um die genetische Ähnlichkeit mit dem Kind zu analysieren, das eine Transplantation benötigt, um das Risiko einer Abstoßung zu verringern .

Verfahren

Verfahren der genetischen Präimplantationsdiagnostik. Bei der In-vitro- Fertilisation werden entweder Spermien und Eizellen zusammen inkubiert oder Spermien direkt in die Eizelle injiziert. PCR - Polymerase-Kettenreaktion, FISH - Fluoreszenz- in-situ- Hybridisierung.

Embryonen für PID werden aus IVF-Verfahren gewonnen, bei denen die Eizelle künstlich durch Spermien befruchtet wird. Die Eizellen der Frau werden nach kontrollierter ovarieller Hyperstimulation (COH) entnommen , die Fruchtbarkeitsbehandlungen beinhaltet, um die Produktion mehrerer Eizellen zu induzieren. Nach der Entnahme der Eizellen werden sie in vitro befruchtet , entweder während der Inkubation mit mehreren Spermien in Kultur oder durch intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI), bei der Spermien direkt in die Eizelle injiziert werden. Die resultierenden Embryonen werden normalerweise 3–6 Tage lang kultiviert, damit sie das Blastomer- oder Blastozystenstadium erreichen .

Sobald Embryonen das gewünschte Entwicklungsstadium erreicht haben, werden die Zellen biopsiert und genetisch untersucht. Das Screening-Verfahren variiert je nach Art der untersuchten Erkrankung.

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist ein Prozess, bei dem DNA- Sequenzen amplifiziert werden, um viel mehr Kopien desselben Segments zu produzieren, was das Screening großer Proben und die Identifizierung spezifischer Gene ermöglicht. Das Verfahren wird häufig beim Screening auf monogene Erkrankungen wie Mukoviszidose eingesetzt .

Eine andere Screening-Technik, die Fluoreszenz- in-situ- Hybridisierung (FISH), verwendet fluoreszierende Sonden, die spezifisch an hochkomplementäre Sequenzen auf Chromosomen binden , die dann unter Verwendung von Fluoreszenzmikroskopie identifiziert werden können . FISH wird häufig beim Screening auf Chromosomenanomalien wie Aneuploidie verwendet , was es zu einem nützlichen Instrument beim Screening auf Störungen wie das Down-Syndrom macht .

Nach dem Screening werden Embryonen mit dem gewünschten Merkmal (oder denen ein unerwünschtes Merkmal wie eine Mutation fehlt) in die Gebärmutter der Mutter übertragen und dann auf natürliche Weise entwickeln gelassen .

Verordnung

Die Regulierung der PID wird von den Regierungen der einzelnen Länder festgelegt, wobei einige ihre Anwendung vollständig verbieten, darunter in Österreich , China und Irland .

In vielen Ländern ist die PID unter sehr strengen Bedingungen nur für medizinische Zwecke erlaubt, wie in Frankreich , der Schweiz , Italien und dem Vereinigten Königreich . Während die PID in Italien und der Schweiz nur unter bestimmten Voraussetzungen erlaubt ist, gibt es keine klaren Vorgaben, nach denen die PID durchgeführt werden kann, und eine Auswahl von Embryonen nach Geschlecht ist nicht erlaubt. In Frankreich und im Vereinigten Königreich sind die Vorschriften viel detaillierter, wobei spezielle Agenturen den Rahmen für die PID festlegen. Eine Auswahl nach dem Geschlecht ist unter bestimmten Umständen zulässig, und genetische Störungen, für die eine PID zulässig ist, werden von den jeweiligen Landesbehörden detailliert beschrieben.

Im Gegensatz dazu regelt das Bundesgesetz der Vereinigten Staaten die PID nicht, und es gibt keine speziellen Behörden, die den Regulierungsrahmen festlegen, an den sich Angehörige der Gesundheitsberufe halten müssen. Die Wahl des Geschlechts ist erlaubt und macht etwa 9 % aller PID-Fälle in den USA aus, ebenso wie die Auswahl nach gewünschten Erkrankungen wie Taubheit oder Zwergwuchs .

Humane Keimbahn-Engineering

Human Keimbahn-Engineering ist ein Prozess, bei dem das menschliche Genom innerhalb einer Keimzelle , wie einer Samenzelle oder einer Eizelle (was zu vererbbaren Veränderungen führt) oder in der Zygote oder dem Embryo nach der Befruchtung bearbeitet wird . Das Keimbahn-Engineering führt dazu, dass Veränderungen im Genom in jede Zelle des Körpers der Nachkommen (oder des Individuums nach embryonalem Keimbahn-Engineering) eingebaut werden. Dieser Prozess unterscheidet sich vom somatischen Zell- Engineering, das keine vererbbaren Veränderungen zur Folge hat. Die meisten menschlichen Keimbahn-Editierungen werden an einzelnen Zellen und nicht lebensfähigen Embryonen durchgeführt, die in einem sehr frühen Entwicklungsstadium zerstört werden. Im November 2018 gab jedoch ein chinesischer Wissenschaftler, He Jiankui , bekannt, dass er die ersten genetisch veränderten Babys der menschlichen Keimbahn erschaffen hat.

Die Gentechnik beruht auf dem Wissen über die genetische Information des Menschen, das durch Forschungen wie das Human Genome Project ermöglicht wurde , das die Position und Funktion aller Gene im menschlichen Genom identifizierte. Ab 2019 ermöglichen Hochdurchsatz-Sequenzierungsmethoden eine sehr schnelle Durchführung der Genomsequenzierung , wodurch die Technologie für Forscher weit verbreitet ist.

Die Keimbahnmodifikation wird typischerweise durch Techniken erreicht, die ein neues Gen an einer bestimmten Stelle in das Genom des Embryos oder der Keimzelle einbringen. Dies kann erreicht werden, indem die gewünschte DNA direkt in die Zelle eingebracht wird, damit sie eingebaut werden kann, oder indem ein Gen durch eines von Interesse ersetzt wird. Diese Techniken können auch verwendet werden, um unerwünschte Gene zu entfernen oder zu zerstören, wie beispielsweise solche, die mutierte Sequenzen enthalten.

Während Keimbahn-Engineering hauptsächlich bei Säugetieren und anderen Tieren durchgeführt wurde, wird die Forschung an menschlichen Zellen in vitro immer häufiger. In menschlichen Zellen werden am häufigsten die Keimbahn-Gentherapie und das gentechnisch veränderte Nukleasesystem CRISPR/Cas9 verwendet .

Keimbahn-Genmodifikation

Gentherapie ist die Abgabe einer Nukleinsäure (normalerweise DNA oder RNA ) in eine Zelle als pharmazeutisches Mittel zur Behandlung von Krankheiten. Am häufigsten wird sie unter Verwendung eines Vektors durchgeführt , der die Nukleinsäure (normalerweise DNA, die ein therapeutisches Gen kodiert) in die Zielzelle transportiert. Ein Vektor kann eine gewünschte Kopie eines Gens an einen spezifischen Ort transduzieren , um nach Bedarf exprimiert zu werden. Alternativ kann ein Transgen kann eingesetzt werden , um gezielt ein unerwünschtes oder mutiertes Gen zu stören, verhindert die Transkription und Translation der fehlerhaften Genprodukten , eine Krankheit zu vermeiden Phänotyp .

Die Gentherapie bei Patienten wird typischerweise an somatischen Zellen durchgeführt, um Erkrankungen wie einige Leukämien und Gefäßerkrankungen zu behandeln . Im Gegensatz dazu ist die Gentherapie der menschlichen Keimbahn in einigen Ländern auf In-vitro- Experimente beschränkt , während sie in anderen, darunter Australien , Kanada , Deutschland und die Schweiz, vollständig verboten ist .

Während die National Institutes of Health in den USA derzeit keine klinischen Studien zum In-utero- Keimbahn-Gentransfer zulassen , sind In-vitro- Studien erlaubt. Die NIH-Richtlinien besagen, dass weitere Studien zur Sicherheit von Gentransferprotokollen erforderlich sind, bevor eine In-Utero- Forschung in Betracht gezogen wird. Forschung dieser Art verwendet derzeit nicht lebensfähige Embryonen, um die Wirksamkeit der Keimbahn-Gentherapie bei der Behandlung von Erkrankungen wie erblichen mitochondrialen Erkrankungen zu untersuchen .

Der Gentransfer auf Zellen erfolgt normalerweise durch Vektorabgabe. Vektoren werden typischerweise in zwei Klassen eingeteilt – viral und nicht-viral .

Virale Vektoren

Viren infizieren Zellen, indem sie ihr genetisches Material in die Zelle eines Wirts transduzieren, wobei die zelluläre Maschinerie des Wirts verwendet wird, um virale Proteine ​​zu erzeugen, die für die Replikation und Proliferation benötigt werden. Durch Modifizieren von Viren und Beladen mit der interessierenden therapeutischen DNA oder RNA ist es möglich, diese als Vektor zu verwenden, um das gewünschte Gen in die Zelle einzubringen.

Retroviren gehören zu den am häufigsten verwendeten viralen Vektoren, da sie ihr genetisches Material nicht nur in die Wirtszelle einbringen, sondern es auch in das Genom des Wirts kopieren. Im Rahmen der Gentherapie ermöglicht dies eine dauerhafte Integration des interessierenden Gens in die eigene DNA des Patienten und damit eine länger anhaltende Wirkung.

Virale Vektoren arbeiten effizient und sind meist sicher, weisen jedoch einige Komplikationen auf, was zur strengen Regulierung der Gentherapie beiträgt. Trotz teilweiser Inaktivierung viraler Vektoren in der Gentherapieforschung können sie immer noch immunogen sein und eine Immunantwort auslösen . Dies kann die virale Abgabe des interessierenden Gens behindern sowie bei klinischer Anwendung Komplikationen für den Patienten selbst verursachen, insbesondere bei Patienten, die bereits an einer schweren genetischen Erkrankung leiden. Eine weitere Schwierigkeit ist die Möglichkeit, dass einige Viren ihre Nukleinsäuren zufällig in das Genom integrieren, was die Genfunktion unterbrechen und neue Mutationen erzeugen kann. Dies ist ein erhebliches Problem, wenn eine Keimbahn-Gentherapie in Betracht gezogen wird, da das Potenzial besteht, neue Mutationen im Embryo oder Nachkommen zu erzeugen.

Nicht-virale Vektoren

Nicht-virales Verfahren der Nukleinsäure Transfektion involvierte ein nacktes DNA Injizieren Plasmid in der Zelle für den Einbau in das Genom. Dieses Verfahren war bei niedriger Integrationshäufigkeit relativ ineffektiv, jedoch hat sich die Effizienz seitdem stark verbessert, indem Verfahren verwendet wurden, um die Abgabe des interessierenden Gens in Zellen zu verbessern. Darüber hinaus sind nicht-virale Vektoren im großen Maßstab einfach herzustellen und nicht hoch immunogen.

Einige nicht-virale Methoden werden im Folgenden beschrieben:

  • Elektroporation ist eine Technik, bei der Hochspannungsimpulse verwendet werden, um DNA über die Membran in die Zielzelle zu transportieren . Es wird angenommen, dass das Verfahren aufgrund der Bildung von Poren über die Membran hinweg funktioniert, aber obwohl diese temporär sind, führt die Elektroporation zu einer hohen Zelltodrate , die ihre Anwendung begrenzt. Seitdem wurde eine verbesserte Version dieser Technologie, die Elektron-Lawinen-Transfektion, entwickelt, die kürzere Hochspannungsimpulse (Mikrosekunden) umfasst, die zu einer effektiveren DNA-Integration und weniger Zellschädigung führen.
  • Die Genkanone ist eine physikalische Methode der DNA-Transfektion, bei der ein DNA-Plasmid auf ein Schwermetallpartikel (normalerweise Gold ) geladen und auf die „Pistole“ geladen wird. Das Gerät erzeugt eine Kraft, die die Zellmembran durchdringt, wodurch die DNA eindringen kann, während die Metallpartikel zurückgehalten werden.
  • Oligonukleotide werden als chemische Vektoren für die Gentherapie verwendet, oft verwendet, um mutierte DNA-Sequenzen zu zerstören, um ihre Expression zu verhindern. Eine Störung auf diese Weise kann durch die Einführung kleiner RNA-Moleküle, genannt siRNA, erreicht werden , die der zellulären Maschinerie signalisieren, die unerwünschten mRNA- Sequenzen zu spalten , um ihre Transkription zu verhindern. Ein anderes Verfahren verwendet doppelsträngige Oligonukleotide, die Transkriptionsfaktoren binden , die für die Transkription des Zielgens erforderlich sind. Durch kompetitive Bindung dieser Transkriptionsfaktoren können die Oligonukleotide die Expression des Gens verhindern.

ZFNs

Zinkfinger-Nukleasen (ZFNs) sind Enzyme, die durch Fusion einer Zinkfinger-DNA-Bindungsdomäne mit einer DNA-Spaltungsdomäne erzeugt werden. Zinkfinger erkennt zwischen 9 und 18 Basen der Sequenz. Durch das Mischen dieser Module wird es daher einfacher, auf jede Sequenz abzuzielen, die Forscher innerhalb komplexer Genome idealerweise verändern möchten. Ein ZFN ist ein aus Monomeren gebildeter makromolekularer Komplex, bei dem jede Untereinheit eine Zinkdomäne und eine FokI-Endonukleasedomäne enthält. Die FokI-Domänen müssen für Aktivitäten dimerisieren, wodurch der Zielbereich eingeengt wird, indem sichergestellt wird, dass zwei enge DNA-Bindungsereignisse stattfinden.

Das resultierende Spaltungsereignis ermöglicht die Arbeit der meisten Genom-Editing-Technologien. Nachdem eine Unterbrechung erzeugt wurde, versucht die Zelle, sie zu reparieren.

  • Eine Methode ist NHEJ , bei der die Zelle die beiden Enden der gebrochenen DNA poliert und sie wieder zusammenfügt, was oft zu einem Frame-Shift führt.
  • Eine alternative Methode sind homologiegerichtete Reparaturen. Die Zelle versucht, den Schaden zu beheben, indem sie eine Kopie der Sequenz als Backup verwendet. Durch die Bereitstellung einer eigenen Vorlage kann der Forscher das System verwenden, um stattdessen eine gewünschte Sequenz einzufügen.

Der Erfolg des Einsatzes von ZFNs in der Gentherapie hängt davon ab, dass Gene in den chromosomalen Zielbereich eingefügt werden, ohne die Zelle zu schädigen. Benutzerdefinierte ZFNs bieten eine Option in menschlichen Zellen zur Genkorrektur.

TALENe

Es gibt eine Methode namens TALENs , die auf einzelne Nukleotide abzielt . TALENs stehen für Transkriptionsaktivator-ähnliche Effektornukleasen. TALENs werden durch eine TAL-Effektor-DNA-Bindungsdomäne an eine DNA-Spaltungsdomäne hergestellt. Alle diese Methoden funktionieren nach der Anordnung der TALENs. TALENs werden „aus Arrays von 33-35 Aminosäuremodulen aufgebaut … durch das Zusammensetzen dieser Arrays … können Forscher jede beliebige Sequenz anvisieren“. Dieses Ereignis wird als Repeat Variable Diresidue (RVD) bezeichnet. Die Beziehung zwischen den Aminosäuren ermöglicht es Forschern, eine bestimmte DNA-Domäne zu entwickeln. Die TALEN-Enzyme wurden entwickelt, um bestimmte Teile der DNA-Stränge zu entfernen und den Abschnitt zu ersetzen; die Bearbeitungen ermöglicht. TALENs können verwendet werden, um Genome durch nicht-homologe Endverbindung (NHEJ) und Homologie-gerichtete Reparatur zu bearbeiten .

CRISPR/Cas9

CRISPR-Cas9. Für die Zielbindung ist PAM (Protospacer Adjacent Motif) erforderlich.

Das CRISPR/Cas9-System ( CRISPR – Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, Cas9 – CRISPR-associated protein 9) ist eine Genome Editing-Technologie basierend auf dem bakteriellen antiviralen CRISPR/Cas-System. Das bakterielle System hat sich so entwickelt, dass es virale Nukleinsäuresequenzen erkennt und diese Sequenzen bei der Erkennung schneidet, wodurch infizierende Viren beschädigt werden. Die Gen-Editing-Technologie verwendet eine vereinfachte Version dieses Prozesses, indem sie die Komponenten des bakteriellen Systems manipuliert, um eine ortsspezifische Gen-Editierung zu ermöglichen.

Das CRISPR/Cas9-System besteht im Großen und Ganzen aus zwei Hauptkomponenten – der Cas9- Nuklease und einer Leit- RNA (gRNA). Die gRNA enthält eine Cas-bindende Sequenz und eine ~20 Nukleotide lange Spacer-Sequenz, die spezifisch und komplementär zur Zielsequenz auf der interessierenden DNA ist. Die Editierspezifität kann daher durch Modifizieren dieser Spacersequenz geändert werden.

DNA-Reparatur nach Doppelstrangbruch

Bei der Abgabe des Systems an eine Zelle binden Cas9 und die gRNA und bilden einen Ribonukleoproteinkomplex . Dies führt zu einer Konformationsänderung in Cas9, die es ihm ermöglicht, DNA zu spalten, wenn die gRNA-Spacer-Sequenz mit ausreichender Homologie an eine bestimmte Sequenz im Wirtsgenom bindet . Wenn die gRNA an die Zielsequenz bindet, spaltet Cas den Locus und verursacht einen Doppelstrangbruch (DSB).

Der resultierende DSB kann durch einen von zwei Mechanismen repariert werden –

  • Non-Homologous End Joining (NHEJ) – ein effizienter, aber fehleranfälliger Mechanismus, der häufig Insertionen und Deletionen ( indels ) an der DSB-Site einführt . Dies bedeutet, dass es häufig in Knockout- Experimenten verwendet wird, um Gene zu zerstören und Mutationen mit Funktionsverlust einzuführen.
  • Homology Directed Repair (HDR) – ein weniger effizienter, aber hochgenauer Prozess, der verwendet wird, um präzise Modifikationen in die Zielsequenz einzuführen. Der Prozess erfordert das Hinzufügen einer DNA-Reparaturvorlage, die eine gewünschte Sequenz enthält, die die Maschinerie der Zelle verwendet, um das DSB zu reparieren und die interessierende Sequenz in das Genom einzubauen.

Da NHEJ effizienter ist als HDR, werden die meisten DSBs über NHEJ repariert, wodurch Gen-Knockouts eingeführt werden. Um die Häufigkeit von HDR zu erhöhen, erscheinen die Hemmung von mit NHEJ assoziierten Genen und die Durchführung des Prozesses in bestimmten Zellzyklusphasen (hauptsächlich S und G2 ) wirksam.

CRISPR/Cas9 ist eine wirksame Methode zur Manipulation des Genoms in vivo bei Tieren sowie in menschlichen Zellen in vitro , aber einige Probleme mit der Effizienz der Übertragung und Bearbeitung bedeuten, dass es nicht als sicher für die Verwendung in lebensfähigen menschlichen Embryonen oder im Körper angesehen wird Keimzellen. Neben der höheren Effizienz von NHEJ, die unbeabsichtigte Knockouts wahrscheinlich macht, kann CRISPR DSBs in unbeabsichtigte Teile des Genoms einführen, die als Off-Target-Effekte bezeichnet werden. Diese entstehen aufgrund der Spacer-Sequenz der gRNA, die eine ausreichende Sequenzhomologie zu zufälligen Loci im Genom verleiht, die überall zufällige Mutationen einführen kann. Wenn in Keimbahnzellen durchgeführt, könnten Mutationen in alle Zellen eines sich entwickelnden Embryos eingeführt werden.

Verordnung zur CRISPR-Nutzung

2015 fand in Washington DC der International Summit on Human Gene Editing statt , der von Wissenschaftlern aus China, Großbritannien und den USA ausgerichtet wurde. Der Gipfel kam zu dem Schluss, dass die Genom-Editierung von somatischen Zellen mit CRISPR und anderen Genome-Editing-Tools gemäß den FDA- Vorschriften erlaubt sein würde , aber die menschliche Keimbahntechnik nicht weiterverfolgt werden würde.

Im Februar 2016 erhielten Wissenschaftler des Francis-Crick-Instituts in London die Lizenz, menschliche Embryonen mit CRISPR zu bearbeiten, um die frühe Entwicklung zu untersuchen. Es wurden Vorschriften erlassen, um zu verhindern, dass die Forscher die Embryonen implantieren, und um sicherzustellen, dass Experimente gestoppt und Embryonen nach sieben Tagen zerstört werden.

Im November 2018 gab der chinesische Wissenschaftler He Jiankui bekannt, dass er das erste Keimbahn-Engineering an lebensfähigen menschlichen Embryonen durchgeführt hat, die inzwischen zur Reife gebracht wurden. Die Forschungsbehauptungen wurden heftig kritisiert und die chinesischen Behörden stellten Hes Forschungsaktivitäten ein. Im Anschluss an die Veranstaltung forderten Wissenschaftler und Regierungsbehörden strengere Vorschriften für den Einsatz der CRISPR-Technologie bei Embryonen, und einige forderten ein weltweites Moratorium für die Keimbahn-Gentechnik. Chinesische Behörden haben angekündigt , strengere Kontrollen mit auferlegt werden Kommunistische Partei Generalsekretär Xi Jinping und Regierungs Premier Li Keqiang fordert neue Gen-Bearbeitung Gesetzgebungen eingeführt werden.

Seit Januar 2020 sind genetische Veränderungen der Keimbahn in 24 Ländern gesetzlich verboten und in 9 weiteren Ländern durch deren Richtlinien. Die Konvention über Menschenrechte und Biomedizin des Europarats, auch bekannt als Oviedo-Konvention, hat in ihrem Artikel 13 „Eingriffe in das menschliche Genom“ Folgendes festgelegt: „Ein Eingriff zur Veränderung des menschlichen Genoms darf nur zu präventiven, diagnostischen oder therapeutischen Zwecken und nur, wenn es nicht darauf abzielt, das Genom von Nachkommen zu verändern“. Nichtsdestotrotz ist eine breite öffentliche Debatte entstanden, die darauf abzielt, Artikel 13 des Oviedo-Übereinkommens zu überarbeiten und zu erneuern, insbesondere aufgrund der Tatsache, dass er 1997 erstellt wurde und angesichts der jüngsten technologischen Fortschritte auf dem Gebiet der Gentechnik möglicherweise veraltet ist Maschinenbau.

Kontroverse zwischen Lulu und Nana

He Jiankui spricht auf dem zweiten Internationalen Gipfel zur Bearbeitung des menschlichen Genoms, November 2018

Die Kontroverse um Lulu und Nana bezieht sich auf die beiden im November 2018 geborenen chinesischen Zwillingsmädchen, die von dem chinesischen Wissenschaftler He Jiankui als Embryonen gentechnisch verändert worden waren. Die Zwillinge gelten als die ersten gentechnisch veränderten Babys. Die Eltern der Mädchen hatten an einem von He geleiteten klinischen Projekt teilgenommen, das IVF, PID und Genom-Editing-Verfahren umfasste, um das Gen CCR5 zu editieren . CCR5 kodiert ein Protein, das von HIV verwendet wird, um in Wirtszellen einzudringen. Durch die Einführung einer spezifischen Mutation in das Gen CCR5 Δ32 behauptete er, dass der Prozess eine angeborene Resistenz gegen HIV verleihen würde .

Das von He geleitete Projekt rekrutierte Paare mit Kinderwunsch, bei denen der Mann HIV-positiv und die Frau nicht infiziert war. Während des Projekts führte er eine IVF mit Spermien und Eizellen der Paare durch und führte dann mit CRISPR/Cas9 die Mutation CCR5 Δ32 in die Genome der Embryonen ein. Anschließend verwendete er die PID an den bearbeiteten Embryonen, bei der er biopsierte Zellen sequenzierte, um festzustellen, ob die Mutation erfolgreich eingeführt wurde. Er berichtete von einem Mosaik in den Embryonen, wobei sich die Mutation in einige Zellen integriert hatte, aber nicht in alle, was darauf hindeutet, dass die Nachkommen nicht vollständig vor HIV geschützt wären. Er behauptete, dass während der PID und während der gesamten Schwangerschaft fetale DNA sequenziert wurde, um nach durch die CRISPR/Cas9-Technologie eingeführten Off-Target-Fehlern zu suchen nicht zufriedenstellend erforscht". Die Mädchen wurden Anfang November 2018 geboren und von He als gesund gemeldet.

Seine Forschung wurde bis November 2018 im Geheimen durchgeführt, als Dokumente im chinesischen Register für klinische Studien veröffentlicht wurden und die MIT Technology Review eine Geschichte über das Projekt veröffentlichte. Anschließend wurde er von Associated Press interviewt und präsentierte seine Arbeit am 27. November sowie auf dem zweiten Internationalen Human Genome Editing Summit, der in Hongkong stattfand .

Obwohl die verfügbaren Informationen zu diesem Experiment relativ begrenzt sind, wird angenommen, dass der Wissenschaftler bei der Durchführung dieser Studie gegen viele ethische, soziale und moralische Regeln, aber auch gegen Chinas Richtlinien und Vorschriften verstoßen hat, die genetische Veränderungen der Keimbahn an menschlichen Embryonen verboten. Aus technologischer Sicht ist die CRISPR/Cas9-Technik bis heute eine der präzisesten und kostengünstigsten Methoden der Genmodifikation, wobei es noch eine Reihe von Einschränkungen gibt, die eine Etikettierung der Technik als sicher und effizient verhindern. Während des Ersten Internationalen Gipfels zur Humangeneditierung im Jahr 2015 waren sich die Teilnehmer einig, dass genetische Veränderungen in der Keimbahn im klinischen Umfeld gestoppt werden müssen, es sei denn: „(1) die relevanten Sicherheits- und Wirksamkeitsfragen wurden auf der Grundlage angemessener Erkenntnisse gelöst und Abwägen von Risiken, potenziellen Vorteilen und Alternativen, und (2) es besteht ein breiter gesellschaftlicher Konsens über die Angemessenheit des vorgeschlagenen Antrags“. Beim zweiten Internationalen Gipfel im Jahr 2018 wurde das Thema jedoch erneut aufgegriffen, indem er feststellte: „Der Fortschritt der letzten drei Jahre und die Diskussionen auf dem aktuellen Gipfel legen jedoch nahe, dass es an der Zeit ist, einen rigorosen und verantwortungsvollen translationalen Weg zu definieren solche Versuche“. Anregend, dass die ethischen und rechtlichen Aspekte tatsächlich überdacht werden sollten, bezeichnete G. Daley, Vertreter der Gipfelleitung und Dekan der Harvard Medical School, Dr. Hes Experiment als „eine falsche Abzweigung auf dem richtigen Weg“.

Das Experiment stieß auf breite Kritik und war sowohl weltweit als auch in China sehr umstritten. Mehrere Bioethiker , Forscher und Mediziner haben Erklärungen veröffentlicht, in denen die Forschung verurteilt wird, darunter der Nobelpreisträger David Baltimore, der die Arbeit für „unverantwortlich“ hielt, und eine Pionierin der CRISPR/Cas9-Technologie, die Biochemikerin Jennifer Doudna von der University of California, Berkeley . Der Direktor des NIH, Francis S. Collins, erklärte, dass die „medizinische Notwendigkeit der Inaktivierung von CCR5 bei diesen Säuglingen absolut nicht überzeugend ist“ und verurteilte He Jiankui und sein Forschungsteam wegen „unverantwortlicher Arbeit“. Andere Wissenschaftler, darunter der Genetiker George Church von der Harvard University, hielten die Gen-Editierung für Krankheitsresistenz für "gerechtfertigt", äußerten jedoch Vorbehalte gegenüber der Durchführung von Hes Arbeit.

Die Weltgesundheitsorganisation hat ein globales Register eingerichtet, um die Forschung zur Bearbeitung des menschlichen Genoms zu verfolgen, nachdem sie dazu aufgerufen hatte, alle Arbeiten zur Genombearbeitung einzustellen.

Die Chinesische Akademie der Medizinischen Wissenschaften reagierte auf die Kontroverse in der Zeitschrift Lancet , verurteilte He wegen Verstoßes gegen die von der Regierung dokumentierten ethischen Richtlinien und betonte, dass Keimbahn-Engineering nicht zu Reproduktionszwecken durchgeführt werden sollte. Die Akademie stellte sicher, dass sie „so bald wie möglich weitere operative, technische und ethische Richtlinien herausgeben“ würde, um die Bearbeitung von menschlichen Embryonen strenger zu regulieren.

Ethische Überlegungen

Die Bearbeitung von Embryonen, Keimzellen und die Generierung von Designerbabys ist aufgrund der Implikationen der erblichen Modifikation genomischer Informationen Gegenstand einer ethischen Debatte. Dazu gehören Argumente über unausgewogene Geschlechtsauswahl und Gametenauswahl.

Das Fehlen eines einheitlichen Regulierungsrahmens führt trotz Regulierungen durch die Regierungsgremien der einzelnen Länder zu häufigen Diskussionen über Keimbahn-Engineering unter Wissenschaftlern, Ethikern und der Öffentlichkeit. Arthur Caplan , der Leiter der Abteilung für Bioethik an der New York University, schlägt vor, dass die Einrichtung einer internationalen Gruppe zur Festlegung von Richtlinien für das Thema der globalen Diskussion von großem Nutzen wäre, und schlägt vor, „religiöse und ethische und rechtliche Führer“ einzusetzen, um gut informierte Vorschriften zu erlassen.

In vielen Ländern ist die Bearbeitung von Embryonen und die Veränderung der Keimbahn für den reproduktiven Gebrauch illegal. Ab 2017 schränken die USA die Verwendung von Keimbahnmodifikationen ein und das Verfahren steht unter strenger Regulierung durch die FDA und NIH. Die American National Academy of Sciences und die National Academy of Medicine gaben an, dass sie qualifizierte Unterstützung für die Bearbeitung der menschlichen Keimbahn "bei schwerwiegenden Erkrankungen unter strenger Aufsicht" bieten würden, sollten Sicherheits- und Effizienzprobleme angegangen werden. Im Jahr 2019 bezeichnete die Weltgesundheitsorganisation die Bearbeitung des menschlichen Keimbahngenoms als "unverantwortlich".

Da genetische Veränderungen ein Risiko für jeden Organismus darstellen , müssen Forscher und Mediziner die Aussicht auf Keimbahn-Engineering sorgfältig prüfen. Das ethische Hauptproblem besteht darin, dass diese Behandlungen eine Veränderung bewirken, die an zukünftige Generationen weitergegeben werden kann und daher jeder bekannte oder unbekannte Fehler auch weitergegeben wird und sich auf die Nachkommen auswirkt. Einige Bioethiker, darunter Ronald Green vom Dartmouth College , äußern Bedenken, dass dies in Zukunft zur versehentlichen Einführung neuer Krankheiten führen könnte.

Im Hinblick auf die Förderung der Erforschung von Keimbahn-Engineering haben Ethiker oft vorgeschlagen, dass es als unethisch angesehen werden kann, keine Technologie in Betracht zu ziehen, die das Leben von Kindern verbessern könnte, die mit angeborenen Störungen geboren würden . Der Genetiker George Church behauptet, dass er nicht erwartet, dass die Keimbahntechnik die gesellschaftliche Benachteiligung verstärkt, und empfiehlt, die Kosten zu senken und die Aufklärung zu diesem Thema zu verbessern, um diese Ansichten zu zerstreuen. Er betont, dass die Zulassung von Keimbahn-Engineering bei Kindern, die sonst mit angeborenen Defekten geboren würden, etwa 5 % der Babys davor bewahren könnte, mit potenziell vermeidbaren Krankheiten zu leben. Jackie Leach Scully, Professorin für Sozial- und Bioethik an der Newcastle University , räumt ein, dass die Aussicht auf Designer-Babys dazu führen könnte, dass diejenigen, die mit Krankheiten leben und sich die Technologie nicht leisten können, sich marginalisiert und ohne medizinische Unterstützung fühlen. Professor Leach Scully schlägt jedoch auch vor, dass die Bearbeitung der Keimbahn den Eltern die Möglichkeit bietet, „zu versuchen, den ihrer Meinung nach besten Start ins Leben zu sichern“, und glaubt nicht, dass dies ausgeschlossen werden sollte. In ähnlicher Weise schlug Nick Bostrom , ein Oxford- Philosoph, der für seine Arbeit über die Risiken der künstlichen Intelligenz bekannt ist , vor, dass „super-verbesserte“ Individuen „die Welt durch ihre Kreativität und Entdeckungen und durch Innovationen verändern könnten, die alle anderen nutzen würden“, und betonte nicht nur ein persönlicher, sondern gesellschaftlicher Nutzen.

Viele Bioethiker betonen, dass Keimbahn-Engineering normalerweise im besten Interesse eines Kindes betrachtet wird und daher eine entsprechende Förderung unterstützt werden sollte. Dr. James Hughes , Bioethiker am Trinity College, Connecticut , weist darauf hin, dass sich die Entscheidung möglicherweise nicht wesentlich von anderen unterscheidet, die von Eltern getroffen werden, die gut akzeptiert werden – die Wahl, mit wem sie ein Kind bekommen möchten, und die Verwendung von Verhütungsmitteln, um zu erkennen, wann ein Kind gezeugt wird. Julian Savulescu , Bioethiker und Philosoph an der Oxford University ist der Ansicht, dass Eltern „die Selektion auf Nicht-Krankheitsgene zulassen sollten, selbst wenn dies die soziale Ungleichheit aufrechterhält oder verstärkt“, und prägte den Begriff Fortpflanzungsfürsorge , um die Idee zu beschreiben, dass die Kinder „das beste Leben erwarteten“. " sollte ausgewählt werden. Der Nuffield Council on Bioethics sagte 2017, es gebe „keinen Grund auszuschließen“, die DNA eines menschlichen Embryos zu verändern, wenn dies im Interesse des Kindes erfolgt, betonte jedoch, dass dies nur unter der Bedingung sei, dass es nicht zur gesellschaftlichen Ungleichheit beitrage. Darüber hinaus hat Nuffield Council 2018 detaillierte Anträge gestellt, die die Gleichstellung wahren und der Menschheit zugutekommen würden, wie beispielsweise die Beseitigung von Erbkrankheiten und die Anpassung an ein wärmeres Klima.

Umgekehrt wurden mehrere Bedenken hinsichtlich der Möglichkeit der Generierung von Designerbabys geäußert, insbesondere hinsichtlich der Ineffizienzen, die derzeit durch die Technologien verursacht werden. Der Bioethiker Ronald Green erklärte, dass, obwohl die Technologie „unvermeidlich in unserer Zukunft“ sei, er „schwerwiegende Fehler und gesundheitliche Probleme als unbekannte genetische Nebenwirkungen bei „bearbeiteten“ Kindern“ voraussah. Darüber hinaus warnte Green vor der Möglichkeit, dass „die Wohlhabenden“ leichter auf die Technologien zugreifen könnten, „die sie noch besser machen“. Diese Sorge, dass die Keimbahn-Editierung eine gesellschaftliche und finanzielle Kluft verschärfen könnte, wird von anderen Forschungen geteilt ethischer Ansatz“.

Auch gesellschaftliche und religiöse Sorgen entstehen über die Möglichkeit, menschliche Embryonen zu bearbeiten. In einer vom Pew Research Center durchgeführten Umfrage wurde festgestellt, dass nur ein Drittel der befragten Amerikaner, die sich als stark christlich identifizierten , der Keimbahnbearbeitung zustimmten. Katholische Führer stehen im Mittelfeld. Diese Haltung ist darauf zurückzuführen, dass laut Katholizismus ein Baby ein Geschenk Gottes ist und Katholiken glauben, dass Menschen geschaffen wurden, um in Gottes Augen perfekt zu sein. Daher ist es unnatürlich, die genetische Ausstattung eines Säuglings zu verändern. 1984 sprach Papst Johannes Paul II. an, dass genetische Manipulationen mit dem Ziel, Krankheiten zu heilen, in der Kirche akzeptabel sind. Er erklärte, dass es „grundsätzlich als wünschenswert angesehen wird, sofern es auf die tatsächliche Förderung des persönlichen Wohlergehens des Menschen abzielt, ohne seine Integrität zu beeinträchtigen oder seine Lebensbedingungen zu verschlechtern“. Es ist jedoch inakzeptabel, wenn Designer-Babys verwendet werden, um eine Super- / Superrasse zu schaffen, einschließlich des Klonens von Menschen. Die katholische Kirche lehnt das Klonen von Menschen ab, selbst wenn ihr Zweck darin besteht, Organe für therapeutische Zwecke herzustellen. Der Vatikan hat erklärt, dass „die mit den Techniken der künstlichen menschlichen Fortpflanzung verbundenen Grundwerte zwei sind: das Leben des Menschen, der ins Dasein gerufen wurde, und die besondere Natur der Weitergabe des menschlichen Lebens in der Ehe“. Sie verletzen die Würde des Einzelnen und sind moralisch unzulässig.

Im Islam basiert die positive Einstellung zur Gentechnik auf dem allgemeinen Grundsatz, dass der Islam darauf abzielt, das menschliche Leben zu erleichtern. Die negative Sicht kommt jedoch aus dem Prozess, mit dem ein Designer-Baby erstellt wurde. Oftmals geht es dabei um die Zerstörung einiger Embryonen. Muslime glauben, dass „Embryonen bereits bei der Empfängnis eine Seele haben“. Daher verstößt die Zerstörung von Embryonen gegen die Lehren des Korans, der Hadithe und der Scharia, die unsere Verantwortung zum Schutz des menschlichen Lebens lehren. Zur Verdeutlichung würde das Verfahren als „handeln wie Gott/Allah“ angesehen. Mit der Idee, dass Eltern das Geschlecht ihres Kindes wählen können, glaubt der Islam, dass der Mensch keine Entscheidung hat, das Geschlecht zu wählen, und dass „die Geschlechterauswahl allein Gott überlassen ist“.

Auch soziale Aspekte geben Anlass zur Sorge, wie Josephine Quintavelle, Direktorin von Comment on Reproductive Ethics an der Queen Mary University of London , hervorhebt .

Eine große Sorge unter Wissenschaftlern, darunter Marcy Darnovsky vom Center for Genetics and Society in Kalifornien , ist, dass die Zulassung von Keimbahn-Engineering zur Korrektur von Krankheitsphänotypen wahrscheinlich zu einer Verwendung für kosmetische Zwecke und zur Verbesserung führen wird. Unterdessen erklärt Henry Greely , ein Bioethiker an der Stanford University in Kalifornien, dass „fast alles, was Sie durch Gen-Editierung erreichen können, durch Embryonenselektion erreicht werden kann“, was darauf hindeutet, dass die Risiken der Keimbahntechnik möglicherweise nicht notwendig sind. Darüber hinaus betont Greely, dass die Annahmen, dass Gentechnik zu einer Verbesserung führt, unbegründet sind und dass Behauptungen, wir würden Intelligenz und Persönlichkeit verbessern, weit entfernt sind – „wir wissen einfach nicht genug und werden es noch lange nicht tun – oder vielleicht für immer“.

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