Genetik: Neue Kraftwerke für die Zelle

Es war die wahrscheinlich wichtigste Fusion in der Geschichte des Lebens. Vor Milliarden Jahren schluckte ein Vorläufer unserer Zellen einen anderen Einzeller. Anstatt den fremden Organismus zu verdauen, arbeiteten die beiden zusammen. Der Untermieter bekam Abfallprodukte und stellte dafür große Mengen Energie zur Verfügung. Noch immer sind diese ehemals eigenständigen Lebewesen in unseren Zellen. Sie sind die Mitochondrien, die „Kraftwerke der Zelle“. Als Überbleibsel aus ihrer eigenständigen Vergangenheit tragen sie bis heute ein eigenes Erbgut.

Das DNS-Stück ist zwar winzig und codiert für lediglich 13 Eiweiße, aber Fehler darin können ebenso zu schweren Erkrankungen führen wie Fehler im Erbgut des Zellkerns. Weil die Mitochondrien für die Energiegewinnung nötig sind, machen sich diese Erkrankungen vor allem bei den Geweben bemerkbar, die besonders viel Energie brauchen: Gehirn, Muskeln und Herz. „Da gibt es zum Beispiel eine ganze Reihe schwerer degenerativer Erkrankungen“, sagt Peter Propping, Humangenetiker an der Universität Bonn. Häufig würden Kinder mit Fehlern in der mitochondrialen DNS mit Herzfehlern geboren. „Weil die Netzhaut ebenfalls sehr viel Energie benötigt, können Kinder mit Fehlern in den Mitochondrien auch blind geboren werden“, sagt Propping.

Wie häufig solche Erkrankungen sind, ist nicht sicher. Das Erbgut der Mitochondrien wird noch nicht sehr lange untersucht. Die ersten Krankheiten wurden 1988 beschrieben. Seitdem hat man etwa 150 Mutationen identifiziert, die zu Erkrankungen führen. Laut Schätzungen könnte von 3500 Neugeborenen je eines betroffen sein. „Die Dunkelziffer liegt aber wohl höher“, sagt Markus Schülke, der an der Charité an dem Thema forscht. Kinder würden wahrscheinlich häufig sterben, ohne dass erkannt wurde, dass sie an einer solchen Krankheit leiden.

Im Fachblatt „Nature“ (online vorab) präsentieren amerikanische Wissenschaftler nun eine Methode, um die Vererbung solcher Fehler im Erbgut der Mitochondrien zu vermeiden. Dafür nutzen sie den Umstand, dass Mitochondrien nur von der Mutter vererbt werden. Spermien tragen zwar auch einige Mitochondrien bei sich, diese „verbrauchen“ sich aber auf dem Weg zur Eizelle und werden bei der Befruchtung nicht in die Eizelle aufgenommen.

Der Trick der Forscher ist simpel: Sie wollen Eizellen mit Fehlern in der mitochondrialen DNS einfach eintauschen gegen andere Eizellen. Dann hat das neue Lebewesen zwar den Zellkern der Mutter, die Mitochondrien aber steuert die andere, fremde Eizelle bei. Dass das funktioniert, haben die Wissenschaftler nun an Rhesusaffen gezeigt. Sie entfernten das Erbgut einer Eizelle und überführten es in eine andere Eizelle. Diese wurde später befruchtet, und es wuchsen gesunde Affen heran.

Die Forscher wollen die Methode nun auch an Menschen anwenden, sagen sie. Natürlich würden sie die jungen Affen nun sehr genau beobachten, um sicherzugehen, dass es keine Auffälligkeiten gibt. „Wir haben aber das Gefühl, dass wir genügend Daten haben, um auch den Schritt zum Menschen zu wagen“, sagt Shoukhrat Mitalipov von der Universität Oregon, der die Studie geleitet hat.

In Deutschland wäre diese neue Methode durch das Embryonenschutzgesetz gleich doppelt verboten, meint Propping. „Zum einen, weil eine Eizellspende verboten ist. Zum anderen, weil die Keimbahn durch den Eingriff verändert wird, die Veränderungen also immer weiter vererbt würden.“

Er halte die neue Methode, vorausgesetzt, sie sei sicher, aber für ethisch vertretbar. Denn sie löst ein großes Problem. „Die humangenetische Beratung von Menschen mit mitochondrialen Erkrankungen ist ungeheuer schwer“, sagt Propping. Das Problem: Jede Eizelle hat zahlreiche Mitochondrien. Wie viele davon den Fehler tragen, entscheidet darüber, ob die Krankheit ausbricht. „Weil man das aber vorher nicht weiß, können Sie einer Frau im Grunde nur sagen, dass die Wahrscheinlichkeit eines kranken Kindes irgendwo zwischen null und hundert Prozent liegt.“ Schülke erzählt, er habe schon Paare getroffen, die immer wieder versucht hätten, ein gesundes Kind zu bekommen, aber jedes Mal seien die Kinder gestorben. Das Schicksal sei hart: Viele Kinder würden nie lernen zu gehen, seien blind oder litten an schwerer Epilepsie. „Das können Sie aber nicht vorhersagen.“

Zurzeit gibt es für solche Eltern nur eine Möglichkeit: In England oder Belgien, wo Präimplantationsdiagnostik erlaubt ist, können sie sich künstlich befruchten lassen. „Dann kann man bei den befruchteten Eizellen untersuchen, wie viele Mitochondrien den Fehler tragen, und die gesündeste auswählen.“ In Deutschland ist dieses Vorgehen aber verboten. Kai Kupferschmidt