„The Code Breaker: Jennifer Doudna, Gene Editing und die Zukunft der Menschheit“ von Walter Isaacson Automatische übersetzen

„The Code Breaker: Jennifer Doudna, Gene Editing, and the Future of the Human Race“, verfasst vom Historiker und Journalisten Walter Isaacson, ist ein Porträt der Nobelpreisträgerin von 2020 Jennifer Doudna und ein Überblick über die Grenzen der genetischen Bearbeitung. „The Code Breaker“ wurde 2021 veröffentlicht und war einer der am meisten erwarteten Sachbuchtitel des Jahres in der Wissenschaft und landete auf Platz eins der Sachbuch-Bestsellerliste der „The New York Times“. Das Buch war besonders relevant, da es die Rolle von Gen-Editing-Technologien wie CRISPR bei der Bekämpfung viraler Pandemien wie COVID-19 untersuchte. Als ehemaliger Herausgeber von „Time“ schrieb Isaacson auch die Bestseller-Biografie „Steve Jobs“ (2011).

Dieser Leitfaden folgt der Ausgabe 2021 von Simon und Schuster, Großbritannien. „The Code Breaker“ ist ein Bericht über die Wissenschaft der genetischen Bearbeitung, beginnend mit der Entdeckung der Konzepte Evolution und Vererbung. Im Mittelpunkt steht vor allem Jennifer Doudna, die zusammen mit der französischen Mikrobiologin Emmanuelle Charpentier für ihre Arbeit am Gen-Editing-Tool CRISPR den Nobelpreis für Chemie 2020 erhielt. Obwohl Doudna im Mittelpunkt des Buches steht, würdigt Isaacson auch die zahlreichen anderen Wissenschaftler, die ihre Arbeit ermöglicht haben. CRISPR hat ein enormes Potenzial als Werkzeug zur Heilung von Krankheiten, aber die Ethik der Bereitstellung von Gen-Editing auf dem freien Markt sollte sorgfältig abgewogen werden. Doudna wuchs in Hawaii auf und entwickelte sich zu einer begeisterten Naturforscherin. Die Lektüre von „The Double Helix“ von James Watson als 12-Jährige trieb sie in Richtung Chemie und Genetik. „The Double Helix“ ist Watsons Bericht über seine mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Entdeckung der Doppelhelix-Struktur der DNA. Doudna gefiel, dass „The Double Helix“ als Detektivgeschichte auftrat und die brillante Chemikerin Rosalind Franklin vorstellte, deren Arbeit sich Watsons Team aneignete. Franklins Beispiel bewies Doudna, dass Frauen Wissenschaftlerinnen sein könnten. Als promovierte Chemikerin fanden Doudna und ihr Mann Jamie Cate ihr Zuhause an der University of California in Berkeley. Bald bekam das Paar ihren einzigen Sohn, Andrew. Doudnas besonderes Interesse galt der Aufklärung der Struktur der Moleküle der Biologie. Doudna glaubte, dass die Struktur eines Moleküls vollständig visualisiert werden müsse, bevor seine Funktion verstanden werden könne. Kein Molekül erregte ihre Aufmerksamkeit mehr als RNA, der vernachlässigte Bruder der Superstar-DNA. Im Jahr 2011 traf Doudna auf einer Konferenz die französische Mikrobiologin Emmanuelle Charpentier. Die beiden Frauen beschlossen, herauszufinden, wie CRISPR – eine Technologie, die Mikroben zur Bekämpfung von Viren einsetzen – funktioniert. Bakterien merken sich einen Teil des Codes eines angreifenden Virus und kopieren ihn in ihre eigene genetische Sequenz. Kehrt das Virus zurück, nutzen Bakterien diese Spacer-Sequenzen, um das Virus zu erkennen und zu zerstören. Wissenschaftler, darunter Charpentier, hatten herausgefunden, dass der CRISPR-Komplex aus drei wesentlichen Komponenten besteht: der crRNA (CRISPR-RNA), die einen Teil des genetischen Codes des Virus enthält; ein Molekül namens tracrRNA, das die Bildung von crRNA anregt; und eine Klasse von Enzymen namens Cas oder CRISPR-assoziierte Enzyme. Doudna und Charpentier bestimmten den genauen Mechanismus des Dreikomponentensystems. Die crRNA führt den Komplex zu einer ähnlichen DNA-Sequenz; die tracrRNA, die die crRNA erzeugt, heftet sich als Griff an die DNA; und dann zerhackt das scherenartige Cas-Enzym die DNA. Dieser Mechanismus war ein Hack, den die Menschen dringend brauchten, um Viruserkrankungen zu bekämpfen. Sein Potenzial geht jedoch weit über Viren hinaus: CRISPR könnte möglicherweise zur Beseitigung von Krebserkrankungen in menschlichen Zellen eingesetzt werden, was es zu einer wirklich bedeutsamen Entdeckung macht. Die Erkenntnisse von Doudna und Charpentier wurden 2012 in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht und machten das Duo sofort berühmt. Etwa zur gleichen Zeit jedoch Auch George Church von der Harvard Medical School und Feng Zhang vom Broad Institute am MIT-Harvard arbeiteten getrennt an CRISPR-Systemen. Bald gerieten die drei Gruppen in einen erbitterten Wettlauf, bei dem Zhang und Doudna um Patente zur Verwendung von CRISPR in menschlichen Zellen stritten. Obwohl Zhang letztendlich das Patent erhielt, gewann Doudnas Team später einen parallelen Anspruch. Neben der Behandlung von Krankheiten wie Sichelzellenanämie kann CRISPR auch als Instrument zur Genbearbeitung in Keimbahn- oder Fortpflanzungszellen eingesetzt werden, um vererbbare Veränderungen vorzunehmen. Beispielsweise kann, wie George Church gezeigt hat, das CCR5-Gen in embryonalen Zellen neutralisiert werden, um HIV zu eliminieren. Allerdings ist die Idee der Genbearbeitung in Keimbahnzellen äußerst umstritten. Kann es verwendet werden, um beispielsweise das Gen für geringe Körpergröße aus einer Familienlinie zu eliminieren? Wäre das ethisch? Doudna war anfangs von der Idee einer CRISPR-gestützten Genbearbeitung beim Menschen beunruhigt, da sie möglicherweise als Waffe für den Bioterror missbraucht werden könnte. Sie begann mit der Regierungsbehörde Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) zusammenzuarbeiten, um CRISPR-neutralisierende Mechanismen zu erforschen. Während die wissenschaftliche Gemeinschaft über die Ethik der Genbearbeitung debattierte, überraschte ein anderer Wissenschaftler alle. Im Jahr 2018 veränderte He Jiankui das CCR5-Gen in Zwillingsembryonen eines HIV-positiven Vaters und einer HIV-freien Mutter. Die ersten gentechnisch veränderten Babys wurden im November 2018 in China geboren und lösten Schockwellen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft aus. Der Haupteinwand gegen Jiankuis Änderungen bestand darin, dass sie medizinisch nicht notwendig seien, da die HIV-Übertragung vom Elternteil auf das Kind auf andere Weise gestoppt werden könne. Jiankui wurde später wegen seiner Arbeit inhaftiert und von der Forschung im Bereich Biotechnologie ausgeschlossen. Trotz Jiankuis Arbeit gibt es kein absolutes internationales Moratorium für die Genbearbeitung in Keimbahnzellen. Die Debatten über die Ethik der Genbearbeitung dauern jedoch an. CRISPR ist eine so einfache und anpassungsfähige Technologie, dass sie sogar für genetische Verbesserungen entwickelt werden kann. Biohacker wie Josiah Zayner arbeiten bereits daran, CRISPR-Kits auf dem freien Markt verfügbar zu machen. Mit einem dieser online erhältlichen Kits können Sie die Muskeln eines Frosches wachsen lassen. Dies hat eine Vielzahl von Fragen aufgeworfen: Was würde passieren, wenn die Technologie in die falschen Hände gerät, ob Menschen in der Lage sein sollten, ihre Embryonen zu bearbeiten, um perfekte Babys zu erschaffen, ob die Entfernung der Gene für Krankheit und Leiden das menschliche Einfühlungsvermögen schwächen würde und ob die Der Maler Van Gogh hätte seine Meisterwerke geschaffen, wenn sein Genom wegen einer Geisteskrankheit verändert worden wäre. Das sind wichtige und relevante Fragen, auf die Isaacson zugegebenermaßen keine Antworten hat. Die vielleicht treffendste Kritik an der Gen-Bearbeitung kommt von Feng Zhang, der glaubt, dass die teure Technologie die soziale Ungleichheit nur verschärfen wird, wenn reiche Eltern ihren Kindern „bessere“ Gene kaufen können. Im Gegensatz zu Zhang sind Doudnas Ansichten über die Zukunft der Genbearbeitung optimistischer. Obwohl sie zunächst ein „viszerales Entsetzen“ bei dem Gedanken verspürte, einen potenziellen Werkzeugkasten für zukünftige Frankensteins zu entwickeln, ist sie zu der Überzeugung gelangt, dass das lebensrettende Potenzial von CRISPR seine Gefahren überwiegt. Für eine Person, die an einer schwächenden Krankheit wie der Huntington-Krankheit leidet, bei der die Muskeln langsam absterben, wäre eine Gen-Editing-Behandlung ein Wunder. Doudnas Ansichten über die Notwendigkeit der Gen-Editing-Technologie waren vorausschauend. Im Jahr 2020, als sich die Coronavirus-Pandemie auf der ganzen Welt ausbreitete, begannen Labore wie das von Doudna und Zhang sofort mit der Arbeit an CRISPR-basierten Diagnosetests. Wenn solche Tests allgemein verfügbar sind, können sie die Früherkennung von Viren sowie die Produktion von CRISPR-basierten antiviralen Therapien und Impfstoffen grundlegend verändern. Da Covid-19 wahrscheinlich nicht die letzte Pandemie unserer Zeit sein wird, ist die Genbearbeitung, die Menschen immun gegen Viren macht, das Gebot der Stunde. Isaacson stimmt Doudnas maßvollem Ansatz zu. Er ist davon überzeugt, dass die Fortschritte bei der Genbearbeitung mit gegenseitiger Kontrolle fortgesetzt werden müssen. Dafür müssen Wissenschaftler mit Humanisten zusammenarbeiten. Isaacson schlägt außerdem vor, dass sich jeder mit der Bearbeitung von Genen beschäftigt und etwas über den genetischen Code lernt, so wie Kinder heute die digitale Kodierung lernen. Die Biotechnologie ist auf dem besten Weg, die nächste große wissenschaftliche Revolution des 21. Jahrhunderts zu sein, und das Erlernen ihrer Sprache wird es den Menschen ermöglichen, die Technologie sinnvoll zu nutzen.