Dolly das Schaf wird im Museum of Scotland aufbewahrt
Zwanzig Jahre ist es diese Woche her, wurde Dolly, das geklonte Schaf, im Alter von sechs Monaten der Weltöffentlichkeit vorgestellt, was zu heftigen Kontroversen führte. Zeitungen verkündeten, die wissenschaftliche Gemeinschaft sei „in Aufruhr“; andere sagten, die Schöpfung sei „erwartet und gefürchtet“, und die Ankündigung führte zu unvermeidlichen Behauptungen, das Klonen von Menschen sei nahe an der Realität.
Mehr als zwei Jahrzehnte nach der „Geburt“ des Schafs gibt es jedoch keine vollständigen menschlichen Klone, und die Klontechnologie ist größtenteils auf wissenschaftliche Labors beschränkt geblieben.
„Als Dolly angekündigt wurde, griffen die Medien die Tatsache auf, dass wir jetzt einen Klon haben, und stellten Science-Fiction-Szenarien auf, aber die Biologie war wirklich verblüffend“, sagte Lawrence Brody vom National Human Genome Research Institute gegenüber WIRED. „Die Leute in Schottland hatten im Wesentlichen einen Weg gefunden, das Genom so umzuprogrammieren, dass ein ganzer Organismus daraus entstehen kann, und sie haben eine sehr intensive Untersuchung in diesem Bereich erneuert.“
Wo steht die Technologie jetzt, und, was noch wichtiger ist, wohin führt sie als nächstes?
Was ist Klonen?
„Der Begriff Klonen beschreibt eine Reihe verschiedener Verfahren, die zur Herstellung genetisch identischer Kopien einer biologischen Einheit verwendet werden können“, heißt es auf der Website der National Human Genome Research Group. Im einfachsten Fall wird beim Klonen ein genetischer Teil eines Organismus entnommen und an einem anderen Ort wiederhergestellt.
Dolly wurde mit Hilfe des so genannten somatischen Zellkerntransfers (SCNT) geklont, bei dem eine somatische Zelle, z. B. eine Hautzelle, entnommen und ihre DNA auf eine Eizelle übertragen wird, deren Zellkern entfernt wurde. Bei diesem Verfahren kann die DNA durch Injektion oder durch ein Verfahren mit elektrischen Strömen übertragen werden.
Obwohl diese Methode seinerzeit revolutionär war, wurde sie inzwischen durch die Einführung der induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC), die vor mehr als einem Jahrzehnt angekündigt wurde, weitgehend verdrängt. iPSC sind Haut- oder Blutzellen, die in einen embryonalähnlichen pluripotenten Zustand zurückprogrammiert wurden, so dass die Forscher sie zu jedem gewünschten Zelltyp entwickeln können. Beispielsweise können iPSCs zur Behandlung von Diabetes eingesetzt werden, oder iPSC-Blutzellen können verwendet werden, um neues Blut ohne Krebszellen für einen Leukämiepatienten zu erzeugen.
Im Jahr 2006 zeigte der heutige Nobelpreisträger Shinya Yamanaka, wie reife Zellen in Mäusen zu unreifen Stammzellen umprogrammiert werden können. Ein Jahr später gehörten Forscher um Dr. Kathrin Plath, William Lowry, Amander Clark und April Pyle zu den ersten, die menschliche iPSC erzeugten.
„iPSCs haben das Potenzial, sich zu einem vielseitig einsetzbaren Forschungs- und klinischen Werkzeug zu entwickeln, um Krankheiten zu verstehen und zu modellieren, Arzneimittelkandidaten zu entwickeln und zu screenen und Zellersatztherapien zur Unterstützung der regenerativen Medizin durchzuführen“, schrieb der Forscher Charles Goldthwaite über das Potenzial der Methode. iPSC-Stammzellen können zudem in großen Mengen erzeugt werden.
Eine Auswahl von geklonten Schweinen
Wie wird das Klonen heute eingesetzt?
Während die meisten Klontechniken noch in Labors durchgeführt werden, gibt es eine kommerzielle Industrie, die Klone von Tieren herstellt.
Die Utah State University klont zum Beispiel Kühe. „Das Klonen ist eine hervorragende Möglichkeit, gefährdeten Arten zu helfen, die Resistenz gegen Krankheiten zu fördern oder sogar die Milchproduktion zu steigern“, behauptet die akademische Einrichtung.
Es ist auch möglich, sein Haustier zu klonen, gegen eine Gebühr. Ein Ehepaar aus dem Vereinigten Königreich hat kürzlich 67.000 Pfund für das Klonen seines toten Hundes ausgegeben, nachdem es die DNA an ein Unternehmen in Südkorea geschickt hatte. Die geklonten Welpen wurden nach Großbritannien verschifft.
Das US-amerikanische Unternehmen Viagen behauptet, „Amerikas vertrauenswürdigstes Unternehmen für das Klonen von Tieren“ zu sein und ist in der Lage, Pferde, Nutztiere – einschließlich Kühe, Schweine, Schafe und Ziegen – sowie Haustiere zu klonen. Das Unternehmen sagt, es könne Gestüte klonen, um hochwertige Rennpferde zu erzeugen, die es „Züchtern ermöglichen, ihre außergewöhnlichsten Tiere besser zu nutzen“.
ViaGen erklärt gegenüber WIRED, dass das Unternehmen seit 15 Jahren tätig ist und in dieser Zeit „Tausende von Tieren“ mit dem SCNT-Verfahren geklont hat. Alle produzierten Haustiere seien „normale gesunde Welpen und Kätzchen“.
„Der Prozess des Klonens eines Haustiers kann von Anfang bis Ende 8 bis 12 Monate dauern“, so das Unternehmen in einer Erklärung. „Das liegt an der Zeit, die für die Erzeugung des Embryos benötigt wird, an den 60-62 Tagen, die der Hund oder die Katze braucht, um eine normale Schwangerschaft zu erleben, und an der Nachsorge der Welpen und Kätzchen, bevor sie dem Tierhalter übergeben werden.“
Stellt das Klonen ein Gesundheitsrisiko dar?
Es gibt unbeantwortete Fragen über die langfristige Gesundheit von Klonen. Im Jahr 2003 starb Dolly jung, nachdem sie eine Lungenkrankheit entwickelt hatte.
Eine Folgestudie von Kevin Sinclair, Biologieprofessor an der Universität Nottingham, ergab dagegen, dass geklonte Tiere gesund altern können. Seine 2016 durchgeführte Studie an vier siebenjährigen Finn-Dorset-Schafklonen – Debbie, Denise, Dianna und Daisy genannt – zeigte, dass jedes der Tiere gesund gealtert ist und Dolly überlebt hat.
Der Akademiker von der University of Nottingham sagte, dass die Schafe in den kommenden Monaten eingeschläfert werden und die detaillierteste Studie über große geklonte Tiere durchgeführt werden wird.
Die vier genomischen Klone von Dolly: Debbie, Denise, Dianna und Daisy
Obwohl es begrenzte Tests des Klonens menschlicher Stammzellen gibt, sagt Brody, dass die wahrscheinlichste Anwendung des Klonens in den kommenden Jahren bei Tieren bleiben wird. „Die biomedizinischen Anwendungen sind nach wie vor recht schwierig“, erklärte er. „Wir experimentieren einfach nicht willkürlich, wenn es um Menschen geht.“
Sinclair glaubt, dass „eine der wichtigsten Anwendungen“ des Klonens in der Zukunft darin bestehen wird, transgene Tiere zu schaffen und sie in die Lebensmittelproduktionskette einzubringen. Transgene Tiere sind Tiere, denen ein Gen in ihr Genom eingefügt wurde. Dieses Verfahren hat das Potenzial, Krankheiten auszurotten, indem krankheitsbedingte Gene umgeschrieben werden. Dies bringt jedoch auch ethische Probleme mit sich, und in Europa ist es beispielsweise verboten, geklonte Tierprodukte in die Nahrungskette einzuführen.
Andernorts haben der italienische Forscher Pasqualino Loi und seine Kollegen an einer Methode gearbeitet, die Gen-Reprogrammierung mit SCNT-Klontechniken kombiniert. „SCNT ist zu einem kontrollierbaren Prozess geworden, der zur ‚Rettung‘ gefährdeter Arten und für die biomedizinische Forschung wie das therapeutische Klonen und die Isolierung induzierter pluripotenter Stammzellen eingesetzt werden kann“, heißt es in einem Forschungspapier von Loi.
Sinclair, der nicht an der Arbeit beteiligt war, sagt, Lois Verfahren funktioniere, indem es versuche, die natürlichen biologischen Prozesse nachzuahmen. Während der Zellkultivierung ist es möglich, das neue Gen einzufügen, das theoretisch krankheitsresistent sein würde.
„Sie können damit beginnen, den Reprogrammierungsprozess einzuleiten, bevor sie den Kerntransfer durchführen“, sagt Sinclair. „Man kann vielleicht moderne genetische Werkzeuge einsetzen, um durch Gen-Editierung einige Zellen resistent gegen diese Krankheitserreger zu machen, und das nutzen, um Tiere zu klonen, die krankheitsresistente Ketten tragen.“