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Klonen

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Rahmen des Themas

Das Klonen – der Prozess der Herstellung einer exakten genetischen Kopie einer Zelle, eines Gewebes oder eines Organismus – findet meist auf natürliche Weise statt. Wenn sich die befruchtete Eizelle zum ersten Mal teilt, bildet jede Tochterzelle gelegentlich einen eigenen Embryo. Das Ergebnis: eineiige Zwillinge, von denen jeder ein Klon des anderen ist. Organismen, die sich ungeschlechtlich vermehren, wie z. B. Blattläuse, Salinenkrebse, Hefen und Bakterien, sind Klone. Im Gartenbau wird der Begriff Klon für eine Form der Vermehrung verwendet, bei der eine Pflanze in Stücke geschnitten wird, aus denen Hunderte oder Tausende identischer Setzlinge gezogen werden.

Das wissenschaftliche Klonen setzt dort an, wo die Natur aufgehört hat. Beim genetischen oder molekularen Klonen werden Kopien von Genen oder DNA-Abschnitten erstellt. Damit lassen sich Kolonien von gentechnisch veränderten Bakterien oder Viren erzeugen, aus denen Medikamente und Impfstoffe hergestellt werden können. Mit Laborkulturverfahren kann eine einzelne Zelle in eine Zellpopulation geklont werden, die eine unbegrenzte Anzahl identischer Nachkommen umfasst. Verschiedene Techniken zur Herstellung von Kopien ganzer Tiere werden als reproduktives Klonen bezeichnet. Schließlich gibt es noch die Reprogrammierung, bei der die Gene von erwachsenen Zellen in einen embryonalen Zustand zurückversetzt werden. Die Hoffnung ist, dass diese Zellen den Wissenschaftlern helfen können, genetische Krankheitsmechanismen zu verstehen und stammzellbasierte Therapien für Krankheiten und Verletzungen zu entwickeln, die genetisch auf den einzelnen Patienten abgestimmt sind. Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es noch keine derartigen Therapien.

Klonierungstechnologien sind unverzichtbare Werkzeuge; ohne sie wäre die moderne Biologie immer noch Science-Fiction. Das Klonen hat zu zahlreichen wichtigen Arzneimitteln und neu entwickelten Therapien geführt, wie z. B. menschliches Insulin, Interferon zur Bekämpfung von Virusinfektionen und Blutwachstumsfaktoren wie Erythropoietin zur Erzeugung neuer roter Blutkörperchen.

Die ethischen Debatten rund um das Klonen drehen sich um mehrere Fragen. Eine umstrittene Methode des Klonens – der Kerntransfer von Körperzellen (SCNT) – beinhaltet die Erzeugung einer zwei bis vier Tage alten Blastozyste (ein Präimplantationsembryo), deren Zellen dann entnommen werden, um eine Linie von embryonalen Stammzellen zu erzeugen – ein Verfahren, das den Embryo zerstört. Ein weiteres Problem ist die Frage, was mit diesen Embryonen vor der Gewinnung einer Stammzelllinie geschehen könnte. Da bei dieser Technik einige der gleichen Kulturmethoden wie bei der In-vitro-Fertilisation zum Einsatz kommen, befürchten einige, dass ein geklonter menschlicher Embryo auf eine Frau übertragen werden könnte, wodurch möglicherweise ein Baby entstehen könnte. Und die Erfahrungen mit dem reproduktiven Klonen von Tieren deuten auf weitere ethisch bedenkliche Probleme hin – die frühe Einpflanzung dieser Klone führt immer zu deren Tod und verursacht häufig den Tod oder die Morbidität der Mutter. Beim Klonen menschlicher Embryonen besteht ein weiteres Problem darin, dass das Verfahren zur Gewinnung menschlicher Eizellen für Forschungszwecke eine ordnungsgemäße Einwilligung der Spenderinnen erfordert.

Geschichtlicher und wissenschaftlicher Überblick

Wie steuert der Embryo die Entwicklung durch die Genexpression, also den Prozess, bei dem Gene ein- und ausgeschaltet werden? Könnte eine in der Entwicklung ältere oder differenzierte Zelle ihre Gene auf eine frühere Version ihrer selbst zurücksetzen lassen, indem sie in einen Embryo eingesetzt wird?

Forscher beschäftigten sich erstmals in den 1950er Jahren mit diesen Fragen (siehe Kasten „Meilensteine des Klonens und der Stammzellen: Eine Zeitleiste“). Aus einer unbefruchteten Frosch-Eizelle wurde ein Zellkern entnommen, indem er mit einer sehr feinen Hohlnadel, der Mikropipette, abgesaugt wurde. Auf die gleiche Weise wurde ein Zellkern aus einer Zelle im Inneren eines sich entwickelnden Froschembryos entnommen. Indem man ihn in das leere Ei injizierte, begann der Prozess der Embryogenese. Dieser Prozess führte nur selten zu Kaulquappen, von denen einige wenige zu Fröschen heranwuchsen. Dies war die früheste Version des Kerntransfers, der Klontechnik, bei der ein Zellkern ohne Zelle in eine Zelle ohne Kern eingesetzt wird. Der Nachweis der Fähigkeit des Eies, Gene umzuprogrammieren, war ein wichtiges Ergebnis, und die Forschung verlagerte sich auf Säugetiere.

Bis zum Erscheinen von Dolly, einem geklonten Schaf, wurden die meisten Tierklone aus Kernen gewonnen, die direkt aus Embryonen entnommen wurden. Der schottische Forscher Ian Wilmut setzte eine Körperzelle aus dem Euter eines sechsjährigen Schafes in ein unbefruchtetes Schafsei ein, dem die Chromosomen entfernt worden waren. Nach diesem Eingriff programmierten die Proteine im Zytoplasma der Eizelle die in der DNA enthaltenen Entwicklungsanweisungen um. Die Gene schalteten von ihrem voll ausdifferenzierten „Brustzellenprogramm“ auf ein Programm um, das ein Babyschaf hervorbrachte. Dies ist eine äußerst ineffiziente Methode zur Erzeugung von Nachkommen, vermutlich weil das Zytoplasma der Eizelle nicht genug Zeit hat, um alle Gene der Euterzelle korrekt in einen pluripotenten Zustand umzuprogrammieren. Über 99 % dieser Klone sterben nach der Einpflanzung. Außerdem handelt es sich bei den auf diese Weise erzeugten Tieren nicht um echte genetische Klone. Das Ei enthält genetisches Material außerhalb der Chromosomen in Organellen, den Mitochondrien. Der daraus resultierende Organismus oder die Zelllinie ist auf chromosomaler Ebene ein Klon, hat aber eine Mischung aus mitochondrialen Genen.

Die gleiche Methode, die zur Herstellung eines Tierklons – SCNT – verwendet wird, könnte theoretisch zur Herstellung einer geklonten Linie menschlicher Zellen verwendet werden, die genetisch nahezu mit jeder Person übereinstimmen, die sie benötigt. Der Zellkern einer Spenderzelle würde in eine kernlose Eizelle eingesetzt werden. Dann würde sich die Eizelle wie beim Klonen von Tieren teilen, und ein Embryo könnte bis zum Blastozystenstadium kultiviert und seine Stammzelllinie geerntet werden.

Eine weitere Hoffnung ist, dass durch SCNT hergestellte reprogrammierte Zelllinien leistungsstarke Werkzeuge für die Untersuchung der genetischen Grundlagen der menschlichen Entwicklung und Krankheit sowie für die Entdeckung von Medikamenten sein könnten. Im optimistischsten Szenario könnte das Klonen einen lebenslangen Vorrat an therapeutischen Stammzellen erzeugen, die genetisch auf den Patienten abgestimmt sind und daher nur ein minimales Risiko der Abstoßung durch das Immunsystem bergen. Leider führt die mitochondriale Fehlanpassung in der Regel zu einer Immunabstoßung, wenn auch in geringerem Maße als bei einer Fehlanpassung der chromosomalen Gene. Wie auch in anderen Bereichen der Stammzellenforschung hat sich das Versprechen therapeutischer Stammzellen aufgrund moralischer und technischer Hindernisse als schwer realisierbar erwiesen.

Diese Schwierigkeiten traten durch den südkoreanischen Stammzellenskandal deutlich zutage. In den Jahren 2004 und 2005 gab ein Forscherteam bekannt, dass es mit Hilfe des Kerntransfers somatischer Zellen die ersten patientenspezifischen menschlichen embryonalen Stammzelllinien hergestellt hatte. Außerdem behaupteten die Forscher, das Klonen mit erstaunlicher Effizienz durchgeführt zu haben, was die Befürchtungen zerstreute, dass Hunderte oder Tausende von menschlichen Eizellen benötigt würden. Später stellte sich heraus, dass tatsächlich Tausende von Eizellen verwendet wurden, von denen einige unter fragwürdigen Umständen von Frauen gewonnen wurden, die in den Labors arbeiteten. Die Linien selbst wurden nicht durch SCNT hergestellt; sie stammten von Parthenoten – Eiern, die so behandelt wurden, dass sie sich teilen, ohne befruchtet zu werden – oder möglicherweise direkt von IVF-Embryonen.

Dieser Betrug gab Anlass zu Bemühungen, unumstrittenen Ersatz für geklonte menschliche Zellen zu finden. Zunächst wurden in Experimenten, bei denen somatische und embryonale Stammzellen fusioniert wurden, die Gene im somatischen Zellkern erfolgreich umprogrammiert. Dies bedeutete, dass die in den embryonalen Zellen exprimierten Gene dafür sorgen, dass sie pluripotent bleiben, d. h. in der Lage sind, jede Zelle oder jedes Gewebe im Körper zu bilden. In jüngerer Zeit haben Forscher Hautzellen mit Teilmengen dieser embryonalen Gene reprogrammiert, indem sie sie mit Mausleukämievirus-Vektoren einführten. Bei diesen Experimenten entstehen Zelllinien mit embryonalen Eigenschaften (siehe Kapitel 34, „Stammzellen“). Diese Linien, so genannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS), exprimieren Marker und Gene, die auf embryonale Stammzellen hinweisen; sie besitzen auch die Fähigkeit, sich in adulte Zelltypen zu redifferenzieren. Wenn sie sich als gleichwertig mit embryonalen Zellen erweisen, könnten sie im Prinzip den Kerntransfer als Mittel zur Erzeugung pluripotenter Linien ersetzen, die genetisch mit einem Patienten übereinstimmen. Da sowohl die Chromosomen als auch die Mitochondrien aus der induzierten Zelle stammen, sind iPS-Zellen eine bessere Übereinstimmung als Stammzellen aus SCNT. Obwohl mehrere Labors inzwischen menschliche iPS-Linien hergestellt haben, zeigen Experimente mit iPS-Zellen der Maus, dass die Gene und die Vektoren, die sie tragen, Krebs verursachen. Die Beseitigung dieser Onkogene ist ein Ziel vieler Reprogrammierungslabors.

Stammzellen-Glossar

Blastozyste – Beim Menschen ein zwei bis vier Tage alter Embryo, der etwa den Durchmesser eines menschlichen Haares hat.

Embryo – Ein frühes Stadium der menschlichen Entwicklung. Medizinische Texte beschreiben die embryonale Entwicklung als einen allmählichen Prozess, der mit der Anheftung der Blastozyste an die Gebärmutter beginnt und acht Wochen später endet, wenn sich die Organe zu bilden beginnen.

Differenzierung – Der Prozess, durch den Stammzellen andere Arten von Zellen und Gewebe im Körper bilden.

Stammzelle – Eine Zelle, die die Fähigkeit hat, neue Kopien von sich selbst herzustellen und sich zu differenzieren.

Somatische Zelle – Eine differenzierte Zelle des Körpers, z. B. eine Haut- oder Darmzelle.

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) – Stammzellen, die aus somatischen Zellen nach dem Transfer von Reprogrammierungsgenen aus embryonalen Stammzellen gewonnen werden. Die Zellen weisen Pluripotenz auf, d. h. die Fähigkeit, sich selbst zu kopieren und sich in verschiedene Zelltypen zu verwandeln.

Reprogrammierung – Die molekularen und chemischen Mechanismen, die bei SCNT- und iPS-Zellexperimenten zum Einsatz kommen und Gene in differenzierten Zellen (z. B. Hautzellen) auf einen embryonalen Zustand zurücksetzen.

Somatischer Zellkerntransfer (SCNT) – Auch Kerntransfer genannt. Ein technischer Schritt, bei dem ein somatischer Zellkern (der das genetische Material enthält) entfernt und in eine Eizelle ohne Kern übertragen wird.

Therapeutisches Klonen – Ein populärer Begriff für die erwartete Anwendung von SCNT zur Herstellung genetisch angepasster embryonaler Stammzelllinien für Therapien.

Bioethische Erwägungen

Der Kerntransfer ist eine grobe Störung eines empfindlichen und kaum verstandenen biologischen Prozesses. Die meisten geklonten Tiere sterben während der Trächtigkeit und können aufgrund von abnormalen Plazenten oder abnormal großen Föten die Leihmutter töten. Von den wenigen reproduktiven Klonen, die überleben, sind viele ungesund, höchstwahrscheinlich aufgrund von Fehlern bei der Reprogrammierung. Skelettanomalien und Arthritis sind häufig, ebenso wie missgebildete Organe, Kreislaufstörungen, Atemprobleme und Störungen des Immunsystems. Geklonte Tiere leiden häufig an einem abnorm hohen oder niedrigen Geburtsgewicht. Allein aus diesen Gründen wäre der Versuch, einen Menschen zu klonen, eindeutig unethisch. Infolgedessen verurteilen alle wichtigen nationalen und internationalen ethischen und wissenschaftlichen Gremien das Klonen von Menschen.

Aber selbst wenn das Klonen von Menschen so sicher wie eine künstliche Befruchtung durchgeführt werden könnte, sind die Meinungen darüber, ob es erlaubt werden sollte, geteilt. Würde man einem unfruchtbaren Paar die Chance auf ein geklontes Kind verwehren? Gibt es andere persönliche und private Gründe für Menschen, einen verlorenen geliebten Menschen zu klonen, und sollten wir ihnen diese Möglichkeit verwehren? Kritiker sind der Meinung, dass das Klonen zu Forschungszwecken zu einer gefährlichen Situation führen könnte – die Zulassung des Verfahrens zu Forschungszwecken könnte schließlich dazu führen, dass es zu Fortpflanzungszwecken zugelassen wird. Durch das Klonen von Babys wird auch Leben ohne sexuelle Fortpflanzung geschaffen, was nach Ansicht mancher eine wesentliche Dimension des Menschseins untergräbt.

Diese Argumente beruhen auf einer Vorstellung von einer Welt ohne gesellschaftliche Kontrollen oder Gleichgewichte, die durch einen moralischen Konsens gegen das Klonen von Menschen hervorgerufen werden – derselbe Druck, der die unethische Behandlung von menschlichen Versuchspersonen in der klinischen Forschung oder die Bezahlung von Organen für Transplantationsverfahren verurteilt. Sobald feststeht, dass aus einer Stammzelllinie alle Gewebe hergestellt werden können, hätten wir sicherlich eine moralische Verantwortung, die Zelllinie zu nutzen, um Krankheiten zu verstehen. Diese Zellen könnten schließlich auch Therapien und Heilmittel liefern. Die moralische Rechtfertigung beruht auf dem positiven Prinzip der Wohltätigkeit: Die Forschung kann menschliches Leiden aufgrund von Alterung, Verletzung und Krankheit verringern, insbesondere für diejenigen, die nur ein sehr kurzes Zeitfenster für eine Behandlung haben.

Ressourcenbeschränkungen sind neben Finanzierungsbeschränkungen die größten Hürden für die Herstellung menschlicher Stammzelllinien durch Kernreprogrammierung somatischer Zellen. Die derzeitige Technologie erfordert die Verwendung von Tausenden von überzähligen oder gespendeten menschlichen Eizellen. Das Verfahren der Eizellentnahme ist invasiv und nicht ohne Risiko für die Frauen, was Bedenken hinsichtlich der Einholung einer angemessenen informierten Zustimmung aufwirft. Die Frage, ob Frauen für die Entnahme ihrer Eizellen bezahlt werden sollten, wird unter Ethik- und Politikwissenschaftlern heftig diskutiert; nationale und staatliche Richtlinien verbieten es, Frauen für Eizellen zu bezahlen, die über die angemessenen Kosten des klinischen Verfahrens hinausgehen. Andere verweisen auf Ungereimtheiten in der Sozialpolitik, die es Frauen erlauben, ihre Eizellen zu Reproduktionszwecken zu verkaufen. Nichtsdestotrotz kann die Forschung mit menschlichen und Primateneiern die Effizienz der Reprogrammierung dramatisch verbessern, und im Gegensatz zur Schaffung von iPS-Zellen beinhaltet der Kerntransfer nicht die Einführung von Krebsgenen.

Rechtliche und politische Fragen

Die Vereinigten Staaten sind die einzige Nation, die humane embryonale Stammzellenforschung betreibt und kein Bundesgesetz hat, das das reproduktive Klonen von Menschen verbietet. Diese widersprüchliche Tatsache ist das Ergebnis der legislativen Auseinandersetzungen im Kongress seit 2001. Die Gegner der Forschung an menschlichen embryonalen Stammzellen brachten Maßnahmen ein, die sowohl das reproduktive Klonen von Menschen als auch die Herstellung solcher Linien durch Kerntransfer unter Strafe stellen würden. Die eng miteinander verknüpften Themen verhinderten eine Mehrheitsentscheidung gegen das reproduktive Klonen, die in anderen Ländern problemlos möglich gewesen wäre. Das Vakuum in der Bundespolitik hat zu einer Fülle von einzelstaatlichen Gesetzen geführt, von denen einige freizügig und andere restriktiv sind. Sie führt auch zu Grenzdilemmata (durch die Beschränkung der Verbringung von Eizellen und geklonten Linien von zulässigen in restriktive Staaten und umgekehrt) und in South Dakota und Michigan zur Androhung von Gefängnisstrafen und anderen Sanktionen für Forscher. In den meisten Bundesstaaten, die sich entweder nicht zum Klonen äußern oder Gesetze haben, die gespendete IVF-Embryonen getrennt von Embryonen betrachten, die zu Forschungszwecken hergestellt wurden, einschließlich Embryonen, die durch Kerntransfer entstanden sind, ist das rechtliche Umfeld ungewiss.

Was in der Diskussion über die Finanzierungsbeschränkungen für humane embryonale Stammzellen untergeht, ist ein seit langem bestehendes bundesstaatliches Verbot der Finanzierung von Embryonenforschung im Allgemeinen, eine gesetzgeberische Maßnahme, die wesentliche Fragen zu Unfruchtbarkeit, Reproduktionsmedizin und pränataler Diagnostik aus dem Blickfeld vieler amerikanischer Kliniker und Wissenschaftler gerückt hat. Genauso wie politische Kontroversen um Abtreibung und assistierte Reproduktionstechnologien als Stellvertreter für Beschränkungen der embryonalen Stammzellenforschung verwendet werden, gelten für Linien, die durch Kerntransfer hergestellt werden, vermutlich die gleichen Verbote wie für tiefgefrorene Embryonen, obwohl nationale Ethikkommissionen und beratende Gruppen wie die National Academy of Sciences empfehlen, die Forschung fortzusetzen.

Was liegt vor uns?

Die Zukunft der Klonforschung steht vor mindestens vier wichtigen wissenschaftlichen und politischen Fragen.

• Was sind die genetischen Unterschiede zwischen Standard-Embryonalzelllinien, geklonten Zelllinien und direkt reprogrammierten Zelllinien? Das Verständnis dieser Unterschiede wird uns helfen, die Ursache und den Verlauf von Krankheiten, Entwicklungsstörungen und Fortpflanzungsstörungen zu verstehen.
• Werden induzierte pluripotente Stammzelllinien ohne Krebsrisiko den Kerntransfer als Methode zur Erzeugung krankheitsspezifischer (und schließlich patientenspezifischer) Linien in den Schatten stellen?
• Wird der politische Wandel in Washington die Finanzierungsbeschränkungen für die embryonale Stammzellen- und Klonforschung aufheben, und wird er sich auf die seit langem bestehenden Beschränkungen für die Embryonenforschung auswirken?
• Technologien werden durch die Globalisierung in einer flachen Landschaft verbreitet. Unterschiede im Recht, in der Politik und in den normativen ethischen Rahmenbedingungen verursachen ein Gefälle beim Zugang zu Forschungsmaterialien, Entdeckungen und Behandlungen. Wo werden die Vereinigten Staaten in Zukunft unter den Nationen stehen, die versuchen, das volle Forschungs- und therapeutische Potenzial des Klonens auszuschöpfen?

Christopher Thomas Scott ist Senior Research Scholar am Center for Biomedical Ethics der Stanford University und Irving L. Weissman, MD, ist Professor an der Stanford University.

Christopher Thomas Scott und Irving L. Weissman, „Cloning,“ in From Birth to Death and Bench to Clinic: The Hastings Center Bioethics Briefing Book for Journalists, Policymakers, and Campaigns, ed. Mary Crowley (Garrison, NY: The Hastings Center, 2008), 25-30.

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