Für die alten Griechen war die Chimäre eine bedrohliche Kreatur - teils Löwe, teils Ziege und teils Schlange. Die erste Chimäre, die Juan Carlos Ispisua Belmonte 1992 schuf, war viel weniger beängstigend: Sie bestand aus einem embryonalen Glied der Maus, das auf den Flügel eines Hühnerembryos gepfropft war. Zu dieser Zeit war Belmonte ein junger Wissenschaftler, der in einem Labor in Heidelberg arbeitete. Er war fasziniert von den Geheimnissen der Genexpression - den biologischen Signalen, die die Entwicklung der Tiere bestimmen - und dem bloßen Potenzial embryonaler Zellen.
Nehmen Sie jedes Wirbeltier: Huhn, Schwein, Mensch. Zum Zeitpunkt der Reife erweisen sie sich als völlig unterschiedliche Organismen, aber sie beginnen mit fast derselben Sache. Belmonte begann sich zu fragen: Wenn der Fuß einer Maus auf einem Hühnerflügel Wurzeln schlagen kann, was könnte sonst noch möglich sein? Wie sonst können Wissenschaftler die Signale ändern, die bestimmen, was eine Kreatur werden wird?
Ist es möglich, aus einer Kreatur eine andere zu züchten?
Belmontes Interesse an der Flexibilität des Embryos war gewissermaßen persönlich. Als Kind armer, schlecht ausgebildeter Eltern im ländlichen Südspanien musste er die Schule für einige Jahre verlassen, um seine Familie durch die Arbeit auf einem Bauernhof zu unterstützen. Erst in der Jugend kehrte er in den Unterricht zurück - und wechselte von diesem Moment an schnell von der Philosophie (Nietzsche und Schopenhauer waren seine Favoriten) zur Pharmakologie und Genetik.
Bis 2012 war Belmonte einer der weltweit führenden Biologen und arbeitete in seinem eigenen Labor am Salk Institute in La Jolla, Kalifornien, und einem weiteren in seiner spanischen Heimat. Wie seine Kollegen auf der ganzen Welt überlegte er, wie er ein leistungsstarkes neues Tool im Arsenal der Disziplin einsetzen könnte - die CRISPR-Cas9-Plattform zur Bearbeitung von Genen. Nachdem die erste ernsthafte Arbeit an CRISPR erschienen war, fand Belmonte schnell ein Ziel. Allein in den Vereinigten Staaten stehen zu jedem Zeitpunkt etwa 100.000 Menschen auf der Warteliste für Organtransplantationen, und etwa 8.000 von ihnen sterben jedes Jahr an einem Mangel an Spendern. Laut Belmonte könnten CRISPR und Chimären die Lösung sein. Er hoffte, mit einer neuen Gen-Editing-Technik die Körper von Rindern in Inkubatoren für menschliche Herzen, Nieren, Leber und Lunge verwandeln zu können.
Die Suche nach Belmonte begann mit Studien an Mäusen. Mit CRISPR entfernten er und sein Team Gene, mit denen Tiere mehrere Organe wie Augen, Herz und Bauchspeicheldrüse wachsen lassen konnten. Anstatt zuzulassen, dass sich diese veränderten Mausembryonen von selbst entwickeln, injizierten Salks Wissenschaftler einige Rattenstammzellen in die Mischung. Dann ersetzten die Rattenzellen die fehlenden Organe und die Tiere lebten ein normales Mausleben. Bis 2017 waren Belmonte und seine Kollegen zu größeren Themen übergegangen. Sie injizierten menschliche Stammzellen in 1.500 gewöhnliche Schweineembryonen und implantierten diese Embryonen dann in Sauen. Innerhalb von etwa 20 Tagen verwandelten sich einige von ihnen in Chimären von Menschenschweinen. Es war ein bescheidener Erfolg. Die Embryonen waren mehr Schweine als Menschen: Für 100.000 Schweinezellen gab es 1 Menschen. Das Experiment war jedoch erfolgreich: Dies waren die ersten chimären Embryonen, die durch die Fusion zweier großer, entfernt verwandter Arten entstanden sind.
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Wie bei Mäusen und Ratten plant Belmonte, CRISPR zu verwenden, um den Drang des Schweins, eigene Organe zu schaffen, auszuschalten und dann die Lücke mit menschlichen Zellen zu füllen. Aber der zweite Schritt - die menschlichen Zellen dazu zu bringen, schneller Wurzeln in Schweinen zu schlagen - hat sich als verdammt schwierig erwiesen. „Die Leistung der Mausratten ist sehr gut. Die Effizienz des Schweinemannes ist nicht sehr hoch. Das ist das Problem. " Heute durchläuft Belmontes Labor einen komplexen Prozess des Versuchs und Irrtums - Wissenschaftler testen, wie verschiedene Zellen von Tieren und Menschen miteinander interagieren, in der Hoffnung, die Ergebnisse auf die Chimären von Schweinen und Menschen anzuwenden. Aber selbst dieser sorgfältige Prozess ist laut Wissenschaftlern nach den Maßstäben der vergangenen Jahre sehr schnell. Mit traditionellen Methoden hätten sie "Hunderte von Jahren" gedauert. Dank CRISPR können wir jedoch sehr schnell viele Gene sammeln und modifizieren.
Wenn CRISPR Belmonte bei seinen Ambitionen half, schickte er ihn auch in eines der dornigsten ethischen Gebiete der Wissenschaft. Alte Menschen betrachteten Chimären als schlechtes Omen, und moderne Menschen sehen sie genauso - besonders wenn die Grenze zwischen Mensch und Tier verwischt. In seiner Ansprache von 2006 bezeichnete US-Präsident George W. Bush die Schaffung solcher Hybriden als einen der "ungeheuerlichsten Missbräuche in der medizinischen Forschung". 2015 erfuhr Belmonte, dass er für den Pioneer Award nominiert wurde, eines der renommiertesten und großzügigsten Stipendien des National Institutes of Health. Dann stellte sich heraus, dass die Arbeit an dieser Linie eingestellt wurde - wegen seiner Arbeit mit Chimären. Im selben Jahr setzte das NIH die Bundesfinanzierung für jegliche Forschung zur Implantation menschlicher Stammzellen in tierische Embryonen aus.unter Berufung auf die Notwendigkeit, über ethische Fragen nachzudenken. Ein Jahr später wurde versprochen, das Moratorium aufzuheben, aber bisher gibt es keine Finanzierung. Belmonte gewann schließlich den Pioneer Award, aber er machte die meisten seiner Experimente mit Schweinen in Spanien auf eigene Kosten.
John de Vaux, Direktor der Abteilung für Zell- und Gewebetechnik am Universitätsklinikum Montpellier in Frankreich, stellt auf einfache Weise Worst-Case-Szenarien mit Schweinechimären vor. Wenn beispielsweise zu viele menschliche Zellen in das Gehirn des Schweins gelangen, könnte das Tier theoretisch neue Arten von Bewusstsein und Intelligenz entwickeln. (2013 injizierten Wissenschaftler aus Rochester, New York, Mäusen menschliche Gehirnzellen - und die Mäuse waren schlauer als ihre Kollegen.) "Es wäre schrecklich, sich eine Form des menschlichen Bewusstseins vorzustellen, die im Körper eines Tieres gefangen ist", sagt de Vaux. Was wäre, wenn Wissenschaftler versehentlich ein Schwein erschaffen würden, das sein eigenes Leiden mit einem Gefühl moralischer Ungerechtigkeit verstehen könnte? Selbst wenn Sie ein Tier töten könnten, um seine Organe zu ernten, was viele Tierschutzaktivisten zweifellos nicht zustimmen würdenEs wäre ungeheuerlich, eine Kreatur mit einem humanoiden Intellekt zu töten, um ihre Bauchspeicheldrüse zu entfernen.
Belmonte bietet eine direkte Lösung für dieses Problem: Es wird mehr CRISPR benötigt. Mit Hilfe der Gen-Bearbeitung könnten Wissenschaftler verhindern, dass menschliche Zellen das Gehirn von Schweinen besiedeln. Solche Eingriffe können verhindern, dass menschliche DNA in die Schweinekeimbahn gelangt, so dass sie nicht an zukünftige menschliche Ferkel weitergegeben wird. Dies ist ein weiteres Szenario, bei dem die Bioethik die Stirn runzelt. "Es gibt Technologien im Labor, die uns helfen könnten, diese ethischen Probleme zu vermeiden", sagt Belmonte.
Die Chimärenforschung ist nur eine der großen Forschungslinien im Labor des 58-jährigen Belmonte mit CRISPR. Er und sein Team führen auch viele Experimente zur epigenetischen Bearbeitung durch, einer Variation von CRISPR, die die Genexpression moduliert, anstatt die DNA-Sequenz selbst zu brechen. Dank dessen sind die Symptome von Diabetes, Nierenerkrankungen und Muskeldystrophie bei Mäusen vollständig umgekehrt. Wir können sagen, dass Wissenschaftler versuchen, das Altern selbst zu überwinden.
"Er erweitert die Grenzen dessen, wozu wir derzeit in der Lage sind", sagt Pablo Juan Ross, Professor am Zoologischen Institut der University of California in Davis, der in seinem eigenen Labor mit Chimären an Schweinen und Schafen experimentiert. Beide Wissenschaftler sind daran interessiert, den Wert der Geneditierung und der Chimärenbildung zu beweisen. Ross setzt darauf, dass wir nicht auf Technologien verzichten können, mit denen wir Organe in Tieren züchten können, ohne darauf zu warten, dass ein anderer Teenager bei einem Autounfall stirbt.
Aber Belmonte hat es trotz seiner eigenen Ungeduld nicht eilig. Er beschloss, die ersten Feten embryonaler chimärer Schweine im ersten Trimester zu zerstören, ohne darauf zu warten, dass sie sich zu etwas ethisch komplexerem entwickeln - trotz der Tatsache, dass Belmonte in Spanien, wo sie aufgezogen wurden, nach den Regeln jederzeit Tiere töten konnte. Und er ist vorsichtig bei der Bearbeitung von Genen beim Menschen. "Wir müssen noch viel mehr lernen, bevor wir CRISPR beim Menschen anwenden können", sagt er. "Ich würde es noch nicht wagen, ihn aus dem Labor zu bringen."
Fortschritt sollte nicht nur in der Wissenschaft sein. Es muss auch eine gründliche Debatte über die Bearbeitung von Genen geben - und es muss eine Stimme nicht nur unter Wissenschaftlern, sondern auch unter Ärzten, der Öffentlichkeit und der Regierung geben. De Vaux stimmt zu: „Einstein hat Grundlagenforschung in der Physik betrieben. Auf nationaler Ebene wurde jedoch beschlossen, diese Ergebnisse auf die Bombardierung von Hiroshima anzuwenden - nicht auf der Ebene von Wissenschaftlern."
Belmonte ist fest davon überzeugt, dass Wissenschaftler heute kurz davor stehen, Krankheiten zu heilen, das Altern umzukehren und mit gewachsenen Organen Leben zu retten. Es kann unsere eigene Evolution, unsere eigene Spezies verändern.
Stimmen Sie ihm zu
Ilya Khel