Gesundheit: Biotechnik: Täglich ein Teelöffel fremde Erbsubstanz

Eine Woche lang Spinat essen. Jeden Tag Spinat: ob als Gemüse, Auflauf oder Salat mit geriebenem Meerrettich. Kölner Forscher zwingen sich im Dienste der Wissenschaft zu einem Selbstversuch. Sie wollen wissen, was mit den Genen des Spinats in ihrem Körper passiert.

Der Mensch isst sein ganzes Leben lang Erbgut, täglich bis zu einem Gramm. Im Spinat, im Salat oder im saftigen Steak finden sich fremde Gene zu Tausenden. Bis zu einem Prozent des fremden Erbguts scheiden wir wieder aus. Was passiert mit den restlichen 99 Prozent? Wehrt sich der Körper gegen fremdes Erbgut, indem er es vollständig zerstückelt? Oder gelingt es fremden Genen, unseren Körper zu erobern?

Um Antworten auf diese Fragen zu finden, lassen sich Kölner Forscher grünes Gemüse schmecken. Sie suchen spezielle Spinatgene. Würden sie Bruchstücke davon in ihrem Blut finden, wäre bewiesen, dass fremdes Erbgut auch in menschliche Zellen gelangt.

Bevor die Forscher ihren Selbstversuch begannen, machten sie Tests an Mäusen. Schon seit einigen Jahren fressen die Versuchstiere Erbgut unter Kontrolle der Forscher, zum Beispiel Sojabohnenblätter. Die Ergebnisse zeigen tatsächlich: Ein großer Teil des verzehrten Erbguts wird vollständig zerstückelt.

Trotzdem waren die Wissenschaftler bei ihrer Suche nach fremder DNS erfolgreich. Größere Abschnitte davon entdeckten sie im Blut der Tiere. "Im Darm bleiben Fragmente der DNS erhalten. Man findet später Bruchstücke davon in den weißen Blutzellen, aber auch in Zellen von Organen wie Leber und in Milz", erklärt Walter Doerfler, Genetiker an der Universität Köln. Spezielles Erbgut aus dem Futter der Tiere entdeckten die Forscher sogar in einigen Organen von neugeborenen Mäuse. Vermutlich gelangt es in weißen Blutzellen über den Mutterkuchen zu den Föten.

Wahrscheinlich ist der Darm die Pforte für den Eintritt der fremden DNS. Die Erbsubstanz könnte über das Epithel der Darmschleimhaut in den Körper gelangen. Diese Zellschicht erstreckt sich über eine enorm große Oberfläche im Darminneren: über 100 Quadratmeter beim Menschen, schätzen die Forscher. Mit dieser Fläche gelingt es dem Organismus, fast alle lebensnotwendigen Nährstoffe effizient aus dem Nahrungsbrei heraus zu fischen. Die Zellen im Darm sind so programmiert, dass sie alle vorbei schwimmenden Nährstoffe aufsaugen. Werden Bruchstücke fremder DNS im Darm nicht zerstört, nehmen diese Zellen die fremde DNS mit auf.

An Nährstoffe angeheftet

Dörfler vermutet, dass sich die fremde DNS gut tarnt: sie heftet sich an die Nährstoffe. So widersetzt sich die DNS ihrer Zerstörung im Darm und so schleicht sie sich weiter bis in die Zellen. Dort endet ihre Reise aber noch nicht. "Einmal im Inneren der Zelle, wandert die DNS auch in den Zellkern. Dafür gibt es Transportmechanismen, die man von Viren kennt", sagt Doerfler.

Im Zellkern aber befindet sich der Bauplan des Lebens: das gesamte Erbgut einer Zelle. Hier entscheidet sich die Zukunft. Vieles ist genau festgelegt. Ob sich eine Zelle weiter teilen soll oder nicht. Oder ob sie gerade ein bestimmtes Protein produzieren soll. Informationen reihen sich wie kostbare Porzellantassen aneinander. Fällt eine Tasse aus dem Regal und bricht entzwei, eilen Proteine wie kleine Roboter heran und reparieren das zerbrochene Stück. Dabei fällt ihnen nicht auf, ob eine Scherbe vielleicht gar nicht zu der Tasse gehört. Dieses Bruchstück könnte die fremde DNS sein, die sich bis in den Zellkern geschlichen hat. Auf diese Weise würde das fremde Erbgut fest im Bauplan der Zelle verankert. Was könnte das für Folgen für die Zelle haben?

Normales Erbgut, das dem eingebauten Bruchstück sehr ähnlich ist, geht bei dieser Aktion verloren. Dadurch vergisst die Zelle wichtige Botschaften. Zum Beispiel, dass sie sich nicht weiter teilen soll. Stattdessen teilt sich die Zelle vielleicht permanent weiter. So könnte sie einen Krebsherd entwickeln. Ob so etwas wirklich stattfindet, bleibt im Moment nur Spekulation. Bewiesen ist bisher, dass im Erbgut verankerte, fremde Bruchstücke in den Zellen von Mäusen bis zu zehn Tage nach Fütterung stabil bleiben. Forscher unter Leitung von Ralf Einspanier von der Technischen Universität München bestätigte kürzlich die Kölner Ergebnisse: Bei Versuchen an Rindern und Hühnern entdeckten sie in den Organen und im Blut dieser Tiere Bruchstücke fremder DNS.

Und wenn ein ganzes Gen im Darm überleben sollte? Auch diese Version wäre denkbar: Ein komplettes Gen bleibt intakt, gelangt zu den richtigen Zellen im Organismus und wandert in den Zellkern. Reiht es sich dann wie eine neue Porzellantasse ein und bekommt zufällig den richtigen Platz im Regal, nämlich in der Nähe eines Genschalters, könnte es einfach eingeschaltet werden und die Arbeit aufnehmen: fremde Proteine in den Organismus einschleusen.

Um den Weg eines fremden Gens im Organismus zu beobachten, haben die Forscher ihre Mäuse mit einem speziellen Gen gefüttert. Hätte das komplette Gen den Weg in den Zellkern gefunden und dann fremde Proteine produziert, hätten einzelne Organe oder Muskeln der Mäuse später im ultravioletten Licht grün fluoresziert. Aber die Kölner bemerkten nichts davon.

"Selbst mit noch empfindlicheren Nachweismethoden als der Fluoreszenz haben wir keinen Hinweis gefunden, dass dieses Gen in Proteine umgeschrieben wird", sagt Doerfler. "Dass ein Gen aus der Nahrung intakt den Darm passiert und den richtigen Weg in die Zelle findet, verlangt sehr viele Zufälle und Voraussetzungen. Es ist sehr unwahrscheinlich."

Strategien gegen die DNS-Flut

Die Labormäuse haben sich über mehrere Generationen hinweg nicht verändert. Sie sind nicht mutiert, obwohl sie täglich Kontakt mit fremdem Erbgut unter der Kontrolle der Forscher hatten. Die Mäuse haben auch keine Krankheit wie Krebs davon bekommen. Und das, obwohl sie neben der untersuchten Kost noch massenweise andere fremde Gene gefressen haben mit ihren Körnern oder Käsestückchen. Offensichtlich haben Zellen Strategien entwickelt, mit denen sie sich gegen die Flut fremder DNS wehren. Jede Nahrungsaufnahme wäre eine potenzielle Gefahr, wenn es auf diesem Weg zu genetischen Veränderungen käme.

Langfristige Mutationen, die an nächste Mäusegenerationen vererbt werden, sind bisher auszuschließen. Über acht Generationen haben die Forscher zwölf Mäuse je Generation beobachtet. "Es sind keine transgenen Tiere entstanden. Offensichtlich sind Zellen der Keimbahn, also Eizellen und Spermien, zusätzlich geschützt", erklärt Doerfler.

Von Maus oder Huhn ist es schwer, auf den Menschen zu schließen. Unterschiedliche Säuger haben unterschiedliche Verdauungssysteme. Für Hinweise zur Ernährung des Menschen ist es zu früh. Alle tierischen oder pflanzlichen Gewebe enthalten fremde Gene. Nahrung ohne DNS gibt es kaum. So essen die Kölner Forscher weiter ihren Spinat. Die erste Spinatwoche blieb ergebnislos. Sie fanden keine fremden Gene in ihrem Blut.

Grit Grohmann