Neue Gentechnik stört die Organisation der DNA dauerhaft

Eine aktu­el­le Stu­die im Fach­jour­nal Sci­ence zeigt, dass neue Gen­tech­nik weit­rei­chen­de, unbe­ab­sich­tig­te Aus­wir­kun­gen auf die Gen­funk­ti­on haben kann – selbst wenn die DNA nach dem Schnitt mit der Gen­sche­re kor­rekt repa­riert wur­de.

CRISPR/Cas wirkt, indem es DNA-Dop­pel­strang­brü­che erzeugt, die anschlies­send von der Zel­le repa­riert wer­den. Doch die drei­di­men­sio­na­le Orga­ni­sa­ti­on der DNA (Chro­ma­tin), die ent­schei­dend für die Gen­ak­ti­vi­tät ist, wird nach der Repa­ra­tur nicht voll­stän­dig wie­der­her­ge­stellt und bleibt auf Dau­er feh­ler­haft. Dadurch wer­den vie­le Gene falsch ein- oder aus­ge­schal­tet.

Die­ser Effekt — vom For­schungs­team als „chro­ma­tin fati­gue“ bezeich­net – ist eine epi­ge­ne­ti­sche Kon­se­quenz des gen­tech­ni­schen Ein­grif­fes: Nicht die DNA-Sequenz selbst wird ver­än­dert, son­dern die Art und Wei­se, wie Gene genutzt wer­den. Bri­sant: Die so ent­stan­de­nen Ver­än­de­run­gen kön­nen an die Toch­ter­zel­len ver­erbt wer­den, was zu lang­fri­sti­gen Fol­gen füh­ren kann.

Wird die Struk­tur der Chro­ma­tin-Domä­ne, in der sich ein Ziel-Gen befin­det, durch den gen­tech­ni­schen Pro­zess gestört, kön­nen bestimm­te Gene unge­wollt akti­viert oder abge­schal­tet wer­den. Dadurch gehen die häu­fig beton­te Prä­zi­si­on und Vor­her­sag­bar­keit ver­lo­ren: Selbst, wenn der durch den gen­tech­ni­schen Ein­griff ver­ur­sach­te DNA-Dop­pel­strang­bruch schein­bar erfolg­reich repa­riert wird, blei­ben die Ergeb­nis­se des Ein­grif­fes unvor­her­seh­bar.

Wei­ter­ga­be unbe­ab­sich­tig­ter epi­ge­ne­ti­schen Ver­än­de­run­gen an Nach­fol­gen

Ver­bes­ser­te Prä­zi­si­on oder ziel­ge­naue­re Werk­zeu­ge kön­nen Chro­ma­tin fati­gue nicht ver­hin­dern, da die­se erst bei der Repa­ra­tur der DNA nach dem von der Gen­sche­re ver­ur­sach­ten «Schnitt» ent­steht. Die Stu­die zeigt, dass selbst schein­bar prä­zi­se Ver­än­de­run­gen vie­le Gene unvor­her­seh­bar beein­flus­sen kön­nen.

So könn­ten bei Pflan­zen aus neu­er Gen­tech­nik etwa Stoff­wech­sel­pro­zes­se, Toxin- oder Aller­gen­wer­te oder ande­re Eigen­schaf­ten unbe­ab­sich­tigt ver­än­dert und die Ver­än­de­run­gen über Gene­ra­tio­nen wei­ter­ge­ge­ben wer­den. Bei Tie­ren könn­ten Fehl­bil­dun­gen, Krebs oder ande­re phy­sio­lo­gi­sche Pro­ble­me die Fol­ge sein.

Fol­gen für Regu­lie­rung und Sicher­heit

Die Ergeb­nis­se stel­len aktu­el­le Plä­ne zur Dere­gu­lie­rung der Neu­en Gen­tech­nik, wie dies in der EU geplant wird, infra­ge. Auch klei­ne, geziel­te Ver­än­de­run­gen kön­nen zahl­rei­che Gene unbe­ab­sich­tigt stö­ren, indem die epi­ge­ne­ti­sche Steue­rung der Gen­funk­ti­on mit­ver­än­dert wird. Nega­ti­ve Aus­wir­kun­gen auf Öko­lo­gie und Gesund­heit sind nicht aus­zu­schlies­sen. Des­halb sind gründ­li­che mole­ku­la­re Unter­su­chun­gen uner­läss­lich, bevor sol­che Pro­duk­te auf den Markt kom­men: Unter ande­ren muss über­prüft wer­den, wel­che Gene aktiv sind (Tran­skriptom), wel­che Pro­te­ine gebil­det wer­den (Pro­teom) und wel­che che­mi­schen Stof­fe im Orga­nis­mus ent­ste­hen (Meta­bo­lom).

Die Stu­die unter­streicht, dass die neue Gen­tech­nik Risi­ken mit sich bringt, die noch nicht genü­gend erforscht sind. Stren­ge Risi­ko­prü­fun­gen blei­ben daher wei­ter­hin nötig.