Hörfunk – Bildungsprogramm

Hessischer Rundfunk
Hörfunk – Bildungsprogramm
Redaktion: Regina Oehler
WISSENSWERT
Klon-Karrieren:
Vom Frosch zum Schaf
Von Utz Thimm
Sendung: 23.11.2005, 8:30 bis 8:45 Uhr, hr2
05-157
COPYRIGHT:
Dieses Manuskript ist urheberrechtlich geschützt. Der Empfänger darf es nur zu
privaten Zwecken benutzen. Jede andere Verwendung (z.B. Mitteilung, Vortrag oder
Aufführung in der Öffentlichkeit, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verteilung oder
Zurverfügungstellung in elektronischen Medien, Übersetzung) ist nur mit Zustimmung
des Autors/ der Autoren zulässig. Die Verwendung zu Rundfunkzwecken bedarf der
Genehmigung des Hessischen Rundfunks.
–1–
Anfang 1997 ging eine Sensationsmeldung um die Welt: In Schottland war ein Schaf
geboren worden. Das Besondere an diesem Schaf namens “Dolly”: Das Erbgut von
Dolly stammte aus einer Euterzelle, die einem anderen Tier entnommen worden war.
Dolly war genetisch gesehen eine Kopie dieses Tieres, ein Klon.
Wissenschaftler in aller Welt wollten die Nachricht vom Klon-Schaf “Dolly” zunächst
nicht recht glauben. Professor Eckhard Wolf vom Genzentrum der
Ludwig-Maximilians-Universität München wiederholte deswegen dasselbe
Experiment mit Kühen.
O-Ton 1, Prof. Eckhard Wolf, 14”:
“Wir hatten dann, da wir nicht mehr Empfängertiere zur Verfügung hatten, nur
vier Embryonen auf zwei Empfänger übertragen insgesamt. Einer dieser
beiden Empfänger ist dann trächtig geblieben bis eben zur Geburt des
lebenden Kalbes Uschi.”
Uschi war das erste geklonte Kalb in Deutschland, und Eckhard Wolf ist damit der
erste Deutsche, der ein Säugetier geklont hat. Das war 1998. Das ist alles noch nicht
lange her, umso mehr überrascht, dass die Anfänge der Klontechnik schon über 100
Jahre zurückliegen. Damals fing der spätere Nobelpreisträger Hans Spemann an,
künstlich eineiige Zwillinge herzustellen. Ein Embryo fängt ja einmal als eine einzelne
Zelle an. Dann teilt sich diese Zelle, und der Embryo besteht aus zwei Zellen, nach
einer weiteren Teilung aus vier Zellen, dann aus acht Zellen, aus sechzehn Zellen
und so weiter. Zupft man diese Zellen auseinander, dann kann sich bis zu einem
bestimmten Stadium durchaus noch aus jeder Zelle ein komplettes Individuum
entwickeln.
O-Ton 2, Prof. Eckhard Wolf, 27”:
“Da gibt es Experimente, die in die frühe Phase des 20. Jahrhunderts
zurückgehen. Und da hat man versucht, mit einem feinen Faden oder einem
Haar zum Beispiel Zweizellembryonen zu teilen und hat dann festgestellt,
dass sich aus jeder dieser beiden Zellen wieder ein vollständiges Individuum
entwickeln kann. Das heißt, diese auseinander geteilten Zellen sind jede
totipotent: Aus einer einzigen Zelle kann sich ein vollständiges Individuum
entwickeln.”
–2–
1901 war Hans Spemann dieses Experiment mit dem Embryo eines Molches
gelungen. In der Tierzucht werden übrigens bis heute Embryonen im Zweizellstadium
getrennt, wenn man künstlich eineiige Zwillinge schaffen will.
Der Schöpfer von Dolly hatte jedoch einen anderen Weg verfolgt: Statt den Embryo
aufzutrennen, hatte er eine Eizelle genommen und von ihrem Erbgut befreit. In diese
leere Eizelle hinein hatte er dann das Erbgut von einem Spendertier eingesetzt. Zum
ersten Mal war so ein Experiment 1952 mit Fröschen ausprobiert worden. Praktisch
das gesamte Erbgut steckt im Zellkern. Robert Briggs und Thomas King – so hießen
die beiden Forscher – übertrugen also einen Zellkern von einem Frosch in eine zuvor
entkernte Eizelle, um auf diese Weise das Erbgut zu übertragen. Stammte der
übertragene Zellkern aus einer anderen, noch jungen Embryonalzelle, klappte das
Experiment ganz gut und eine lebensfähige Kaulquappe entwickelte sich. Bei jedem
vierten Versuch hatten die Forscher auf diese Weise Erfolg. Verwendeten sie
allerdings als Spenderzelle eine ältere Embryonalzelle, misslang das Experiment fast
immer. Bestenfalls missgebildete Kaulquappen entstanden dabei. Der Zellkern
konnte also nur in einem begrenzten Maße reprogrammiert werden, die
Entwicklungsuhr also nur mit Mühe wieder auf Null gestellt werden.
O-Ton 3, Prof. Eckhard Wolf, 29”:
“Er hat also Kerne von weiter vorangeschrittenen Stadien zurücktransplantiert
in Eizellen und konnte zeigen, dass es dadurch tatsächlich zu einer Entwicklung von lebensfähigen Fröschen kam, das heißt: Eine Reprogrammierung
des Kerns konnte stattfinden. Je weiter er aber in der Differenzierung
vorangeschritten ist – das heißt, zum Beispiel Darmzellen verwendet hat oder
Hautzellen – so kam es nur bis zu einem gewissen Entwicklungsstadium,
allerdings nicht bis zu einer Ausbildung eines völligen Frosches.”
Zehn Jahre später, 1962, behauptete John Gurdon, das genau das ihm gelungen sei.
Er hatte den Zellkern von Darmwandzellen erwachsener Krallenfrösche in entkernte
Eizellen übertragen und angeblich waren daraus lebensfähige Kaulquappen
entstanden. Ob John Gurdon tatsächlich soweit gekommen ist, bleibt bis heute
umstritten; wenn seine Behauptung aber stimmt, dann hatte er zum ersten Mal ein
neues Lebewesen aus einer einfachen Körperzelle erschaffen.
Was bei Fröschen funktionierte, wurde natürlich auch bei Säugetieren ausprobiert.
Doch ausgerechnet bei dem beliebtesten Versuchstier, bei der Maus, wollte das
Experiment nicht klappen. Damals war noch nicht bekannt, dass sich bei der Maus
–3–
die Zellen des Embryos schon nach der ersten Teilung so stark spezialisieren, dass
sie nicht mehr neu anfangen können. So kam es, dass erst 1996 Ian Wilmut mit
“Dolly” Erfolg hatte:
O-Ton 4, Prof. Eckhard Wolf, 20”:
“Und dann hat's eben funktioniert, zumindest einmal in dieser Studie bis zur
Geburt eines lebenden Schafes, wobei man sagen muss, dass die
Gesamteffizienz in dieser ersten Studie eigentlich sehr, sehr gering war. Es
wurden insgesamt nahezu 300 Kerntransfers durchgeführt. Und diese
resultierten letztlich in der Geburt eines einzigen lebenden Schafes.”
Ian Wilmut hätte besser eine Kuh genommen, denn bei Kühen – so hat sich herausgestellt – ist das Klonen noch viel einfacher. Vom Spender des Erbguts muss
Eckhard Wolf nicht einmal den Zellkern aus einer der Zellen herausnehmen, er
überträgt gleich die komplette Spenderzelle in die leere Eizelle.
O-Ton 5, Prof. Eckhard Wolf, 38”:
“Beim Rind entnehmen wir eigentlich gar keinen Zellkern, sondern wir haben
auf der einen Seite eine Kernspenderzelle – die wird in der Regel entweder
direkt aus einem Zellverband, aus einem Gewebe isoliert, oder sie wird vorher
in der Zellkultur eben gehalten und dann vereinzelt – und die andere
Komponente ist eine Eizelle aus der wir mit einer Mikropipette das genetische
Material entfernen. Beim Rind ist das nicht besonders schwierig, weil sich das
an einer ganz bestimmten Stelle in der Eizelle befindet. Man muss also nur
diesen Bereich des Zellplasmas absaugen und hat mit einer sehr hohen
Wahrscheinlichkeit dann auch die Chromosomen erwischt.”
Wenn er das geschafft hat, bringt Eckhard Wolf die Spenderzelle unmittelbar neben
die entkernte Eizelle. Durch schwache Stromstöße lässt er dann die beiden Zellen
miteinander verschmelzen. Obwohl diese Klontechnik kaum zehn Jahre alt ist, sind
Rinder, Schweine und Schafe inzwischen zur Routine geworden für die Klonforscher.
Besonders bekannt auf dem Gebiet ist Professor Hwang Woo-Suk von der Nationaluniversität von Südkorea in Seoul. Ihm ist es 2005 sogar gelungen, einen Hund zu
klonen, was als ausgesprochen schwierig galt. Dafür hat er allerdings auch mehr als
1000 Embryonen auf insgesamt 123 Hündinnen übertragen.
–4–
O-Ton 6, Prof. Hwang Woo-Suk, 58”:
“As you know, in the case of cow and pig there has been so many trials to
produce cloned pigs and cloned cows. However in the case of dogs it is very
difficult to get the dog eggs because in case of cow and pigs we can collect
eggs from the slaughter-house, but as you know, a dog is not slaughtered. So
it is very difficult. However I hope in future we can reduce the number of
oocytes required to clone dogs and any other species of animals. Potentially
our team is ready to clone another species of animals in the future.”
Übersetzung:
“Wie Sie wissen, sind Kühe und Schweine schon häufig geklont worden. Im
Falle des Hundes ist es allerdings sehr schwierig, an die Eizellen heranzukommen. Bei Kühen und Schweinen können wir die Eizellen aus dem
Schlachthaus holen, aber wie Sie wissen, werden Hunde nicht geschlachtet.
Es ist also sehr schwierig. Jedoch hoffen wir für die Zukunft, dass wir die Zahl
der Eizellen reduzieren können, die notwendig sind, um Hunde und jede
andere Tierart klonen zu können. Unser Team steht bereit, in Zukunft eine
weitere Tierart zu klonen.”
Hwang Woo-Suk hat eine Lebensgeschichte, die den Aufstieg Südkoreas zur
Industrienation illustriert. Noch in seiner Jugend hat er selbst Kühe gehütet. Unter
schwierigen Umständen hat er sich dann das Studium der Tiermedizin erkämpft. Als
Ian Wilmut der Welt “Dolly” vorstellte, war ihm Hwang schon dicht auf den Fersen,
heute nennen ihn Kollegen respektvoll den “König der Klonierer”.
O-Ton 7, Prof. Hwang Woo-Suk, 25”:
“Actually we succeeded in cloning a cow for the first time in Korea in 1999
using the somatic cell from Holstein cow. And we also succeeded in cloning
the Korean native cow the same year. We also succeeded to produce cloned
pigs the year 2002.”
Übersetzung:
“Uns ist es zum ersten Mal 1999 gelungen, in Korea eine Kuh zu klonen mit
Körperzellen aus der schwarzbunten Holstein-Kuh. Im selben Jahr ist es uns
gelungen, die einheimische koreanische Kuhrasse zu klonen. Und dann ist es
uns 2002 gelungen, geklonte Schweine zu produzieren.”
–5–
Hwang Woo-Suk ist endgültig berühmt geworden, seitdem er 2004 menschliche
Embryonen geklont hat, um Stammzellen herzustellen. Kritiker halten ihm vor, damit
habe er die Tür geöffnet für Klonmenschen, die ihrem Erbgutspender als Ersatzteillager dienen. Das sei überhaupt nicht nötig, erwidert Hwang, dafür klone er doch
Schweine.
O-Ton 8, Prof. Hwang Woo-Suk, 31”:
“The anatomy of the pig’s organ is very similar to human beings. So if we
produced transgenic cloned pigs introducing the human immune gene into the
pig somatic cells we can develop very valuable cloned pigs for potentially
supplying their organs to the human patient.”
Übersetzung:
“Die Anatomie von Organen des Schweines ähnelt sehr der von Menschen.
Wenn wir also transgene Klon-Schweine produzieren, bei denen wir in die
Körperzellen menschliche Immungene einführen, dann können wir sehr
wertvolle Klon-Schweine entwickeln, von denen womöglich Organe auf
menschliche Patienten übertragen werden können.”
Hwang spricht von transgenen Klon-Schweinen, und tatsächlich wird die Klontechnik
erst richtig interessant, wenn man sie mit der Gentechnik kombiniert. Die Schweine
sollen Organe liefern wie Herz, Nieren, Leber oder die so genannten Inselzellen, die
in der Bauchspeicheldrüse das Insulin produzieren. Bislang wird das Gewebe von
Schweinen allerdings sofort vom Immunsystem abgewehrt, wenn es auf Menschen
übertragen wird. Das liegt vor allem an einem Molekül auf der Oberfläche der
Schweinezellen, das chemisch gesprochen ein Zucker ist, auch wenn es sich dabei
nicht um den vertrauten Haushaltszucker handelt.
O-Ton 9, Prof. Eckhard Wolf, 28”:
“und wir haben umgekehrt in unserem Blut Antikörper – also Abwehrmoleküle
– gegen diese Zuckerstrukturen. Salopp gesagt könnte man das vergleichen
als wären wir gegen Schweine geimpft. Und wenn man nun Schweinezellen
oder Schweineorgane in den Menschen transplantiert, erkennen diese
vorliegenden Antikörper sofort ihre Zielstrukturen und das Organ wird über
einen sehr potenten Abwehrmechanismus innerhalb kürzester Zeit zerstört.”
–6–
Und hier kommt die Gentechnik ins Spiel. Eckhard Wolf wie Hwang Woo-Suk
arbeiten beide daran, Schweinezellen gentechnisch zu verändern. Sie entfernen das
Zuckermolekül von der Oberfläche der Schweinezellen, auf das Menschen so
empfindlich reagieren. Der Zellkern aus der gentechnisch veränderten Schweinezelle
wird dann – wie bereits beschrieben – mit Hilfe der Klontechnik zu einem kompletten
Schwein herangezogen. Dieses Schwein könnte dann als Organspender für
Menschen dienen.
Ein anderes Beispiel für die Kombination von Gentechnik und Klontechnik sind
Rinder, die aus Prinzip nicht mehr am Rinderwahnsinn erkranken können.
Rinderwahnsinn wird von einem Protein ausgelöst, das anscheinend keine absolut
lebensnotwendige Aufgabe im Rind erfüllt. Die Rinder kommen wahrscheinlich auch
ohne dieses Protein aus. Eckhard Wolf versucht also, die Erbinformation für dieses
Protein aus dem Erbgut eines Rindes zu entfernen.
O-Ton 10, Prof. Eckhard Wolf, 13”:
“Wir sind mittlerweile soweit, dass wir dieses Gen in kultivierten Zellen
komplett ausgeschaltet haben; und diese Zellen werden gerade für den
Kerntransfer verwendet. Wir haben bislang neun Trächtigkeiten in
verschiedenen Stadien.”
Auch Hwang Woo-Suk sieht sich kurz vor dem Ziel, Rinder zu klonen, die aus Prinzip
nicht mehr am Rinderwahnsinn erkranken können..
O-Ton 11, Prof. Hwang Woo-Suk, 47”:
“not yet confirmed, but after the in-vivo-challenging, if we get a positive result,
we can develop these cows in terms of industrial base. We’re now trying to
clone the potentially resistant to mad cow disease large scale of live stocks.
But not yet succeeded to produce many transgenic clones because it is very
difficult to produce transgenic cloned cows in large animals.”
Übersetzung:
“Das ist noch nicht bestätigt, aber nachdem die Tiere dem Krankheitserreger
ausgesetzt worden sind und falls wir dabei positive Ergebnisse erhalten, dann
können wir diese Kühe industriell vermehren. Wir versuchen jetzt Tiere zu
klonen, die potentiell resistent gegen Rinderwahnsinn sind, und daraus große
Herden zu schaffen. Aber es ist uns noch nicht gelungen, viele transgene
Klontiere zu produzieren, weil es sehr schwierig ist, große Tiere wie transgene
Kühe zu klonieren.”
–7–
Die Absicht der Forscher ist allerdings nicht, eines Tages Kühe wieder mit Tiermehl
zu füttern. Eckhard Wolf arbeitet auch an Rindern, die Arzneimittel liefern sollen. Er
will sie gentechnisch so verändern, dass sie einen Antikörper produzieren, der
menschliche Krebszellen abtötet. Aus dem Blut dieser Rinder könnten diese
Antikörper als Krebsmedikament gewonnen werden. Da wäre es doch gut zu wissen,
dass diese Rinder prinzipiell nicht am Rinderwahnsinn BSE erkranken können.
O-Ton 12, Prof. Eckhard Wolf, 27”:
“BSE kann man auch anderweitig in den Griff kriegen wie man eigentlich
durch die Entwicklung sieht. Diese Rinder könnten sehr interessant sein
tatsächlich für die Biotechnologie, wenn es nämlich darum geht, Arzneimittel
aus Rindern zu gewinnen. Es ist extrem wichtig zu zeigen, dass diese frei sind
dann von Krankheitserregern. Und wenn man ein Rind hat, das nachweislich
nicht mit BSE infiziert werden kann, dann kann man diesen Erreger schon mal
ausschließen.”
Und Hwang Woo-Suk hält die Klontechnik in noch einem Zusammenhang für
nützlich: Er will vom Aussterben bedrohte Arten retten. Hwang hat sich nämlich das
Klonen von Tigern patentieren lassen, auch wenn es ihm bisher noch nicht gelungen
ist, einen Tiger zu klonen.
O-Ton 13, Prof. Hwang Woo-Suk, 45”:
“Our research goal to clone tigers is to conserve endangered species of
animals, such as Korean tigers and other endangered situation. Because the
Korean tiger has been facing a very urgent situation to be endangered. We
heard from North Korea they captured three tigers in the wild states. Two of
them were sent to South Korea and we collected samples from these two
tigers. So I think, there are three Korean tigers in the Korean peninsula.”
Übersetzung:
“Unser Forschungsziel beim Klonen von Tigern ist es, eine bedrohte Tierart zu
erhalten, wie den koreanischen Tiger. Der koreanische Tiger ist nahe daran,
ausgerottet zu werden. Wir haben aus Nordkorea gehört, dass sie drei Tiger in
der freien Wildbahn gefangen haben. Zwei davon wurden nach Südkorea
geschickt und wir haben Proben von diesen beiden Tigern genommen. Meines
Wissens gibt es noch drei koreanische Tiger auf der koreanischen Halbinsel.”
–8–
Bedenkt man wie viele Embryonen heute noch verbraucht werden müssen, um auch
nur ein Tier bis zur Geburt zu bringen, so wird wohl nichts aus den geklonten Tigern
werden. Außerdem kommen viele Klontiere krank zur Welt. So funktionieren bei
geklonten Kühen mitunter die Herzklappen nur schlecht, geklonte Schweine
entwickeln gelegentlich einen Wasserkopf. Und trotzdem: Die künstliche Besamung,
das Einfrieren von Spermien, das Einfrieren von Embryos, die so genannte
Reagenzglasbefruchtung – das sind alles Techniken, die aus der Tiermedizin
stammen und heute auch beim Menschen wie selbstverständlich angewendet
werden. Schon deswegen lohnt es sich, aufmerksam zu verfolgen, was sich in der
Tiermedizin tut.