Das Klonschaf Dolly und die Wissenschaft des Klonens

Im Juli 1996 wurde in einem stillen Forschungsgebäude außerhalb von Edinburgh ein Lamm geboren, das vollkommen gewöhnlich aussah. Mit weißem Gesicht und noch etwas wackelig auf den Beinen, trank und schlief es wie jedes Neugeborene auf einer schottischen Bergfarm. Doch dieses besondere Tier trug ein Geheimnis in sich, das, als es Monate später bekannt gegeben wurde, durch Zeitungen, Parlamente und Kirchenkanzeln auf allen Kontinenten wogte. Es hatte keinen Vater. Es hatte gewissermaßen auch keine Mutter, jedenfalls nicht in der Weise, die die Biologie stets verlangt hatte. Es war aus einer einzigen Zelle herangewachsen, die dem Euter eines erwachsenen Mutterschafs entnommen worden war, das zum Zeitpunkt seiner Geburt bereits tot war.

Ihr Name war Dolly, und sie war das erste Säugetier, das jemals aus einer ausgewachsenen Körperzelle geklont wurde. Die Wissenschaftler am Roslin-Institut, die sie schufen, wählten ihren Namen mit einem Augenzwinkern: Die Zelle stammte aus einer Milchdrüse, und ihnen fiel keine berühmtere Milchdrüse ein als die der Countrysängerin Dolly Parton. Hinter dem Scherz verbarg sich eines der folgenreichsten Biologieexperimente des zwanzigsten Jahrhunderts, ein Beweis dafür, dass die vermeintliche Einbahnstraße der zellulären Entwicklung mit genügend Einfallsreichtum in die Gegenrichtung geschickt werden konnte.

Was Klonen eigentlich bedeutet

Das Wort "Klon" wird oft leichtfertig verwendet, daher hilft es, präzise zu sein. Ein Klon ist schlicht ein Organismus, der genetisch mit einem anderen identisch ist. Nach dieser Definition sind Klone gar nicht exotisch. Eineiige Zwillinge sind natürliche Klone voneinander, entstanden, wenn sich eine einzige befruchtete Eizelle in zwei teilt. Gärtner klonen ständig Pflanzen, schneiden einen Steckling von einem gesunden Stiel ab und bewurzeln ihn, um eine genetische Kopie zu erzeugen. Bakterien klonen sich jedes Mal selbst, wenn sie sich teilen.

Was Dolly außergewöhnlich machte, war nicht, dass sie ein Klon war, sondern wie sie erzeugt wurde. Sie wurde mit einem Verfahren namens somatischer Zellkerntransfer hervorgebracht, oft mit SCNT abgekürzt. Eine somatische Zelle ist jede gewöhnliche Körperzelle, eine Hautzelle, eine Muskelzelle, eine Euterzelle, im Gegensatz zu einer Fortpflanzungszelle wie einer Eizelle oder einem Spermium. Der Teil "Kerntransfer" bezieht sich auf das Verschieben des Zellkerns, jenes winzigen Kompartiments, das die DNA einer Zelle enthält, von einer Zelle in eine andere.

Das tiefgründige Rätsel, das SCNT anging, lautet so: Jede Zelle in deinem Körper, vom Neuron bis zur Leberzelle, trägt denselben vollständigen Satz genetischer Anweisungen. Dennoch verhält sich eine Leberzelle ganz anders als ein Neuron, weil jeder Zelltyp nur die Gene anschaltet, die er braucht, und die übrigen stilllegt. Den größten Teil des zwanzigsten Jahrhunderts gingen Wissenschaftler davon aus, dass eine Zelle, die sich einmal festgelegt hatte, etwa zu einer Euterzelle zu werden, diese Festlegung dauerhaft und unumkehrbar war. Dolly bewies das Gegenteil.

Wie Dolly erzeugt wurde

Das Verfahren klingt fast mechanisch, wenn man es Schritt für Schritt beschreibt, doch jeder Schritt erforderte Jahre der Verfeinerung. Zuerst die Spenderzelle. Forscher entnahmen Zellen aus der Milchdrüse eines sechs Jahre alten Finn-Dorset-Mutterschafs und züchteten sie im Labor, dann entzogen sie ihnen die Nährstoffe, um sie in einen ruhenden, stillen Zustand zu versetzen. Zweitens die leere Eizelle. Sie nahmen eine unbefruchtete Eizelle einer anderen Schafrasse, eines Scottish Blackface, und entfernten deren eigenen Zellkern, sodass eine Zelle zurückblieb, die reich an der molekularen Maschinerie der frühen Entwicklung, aber ihrer genetischen Anweisungen beraubt war.

Drittens die Fusion. Mithilfe eines elektrischen Impulses verschmolzen sie die ruhende Euterzelle mit der entkernten Eizelle. Die innere Umgebung der Eizelle tat dann etwas Bemerkenswertes: Sie programmierte den erwachsenen Zellkern um, brachte ihn dazu zu vergessen, dass er je eine Euterzelle gewesen war, und sich stattdessen wie der Kern einer frisch befruchteten Eizelle zu verhalten. Viertens die Trächtigkeit. Der rekonstruierte Embryo wurde in die Gebärmutter eines weiteren, dritten Schafs eingepflanzt, einer Leihmutter, wo er sich entwickelte und schließlich geboren wurde.

Weil Dollys Erbgut vollständig von der Finn-Dorset-Spenderin stammte, war sie eine genetische Kopie dieses Tieres und sah weder dem Scottish Blackface ähnlich, das die Eizelle lieferte, noch der Leihmutter, die sie austrug. Die Effizienz war brutal niedrig. Das Team erzeugte Dolly aus 277 rekonstruierten Embryonen, ein einziger Erfolg unter Hunderten von Versuchen. Diese Ineffizienz sollte beim Klonen zu einem wiederkehrenden Thema werden und zu einem ernsten praktischen wie ethischen Hindernis.

Dolly lebte ein relativ normales Leben, paarte sich auf natürliche Weise und brachte auf gewöhnlichem Wege sechs Lämmer zur Welt. Sie entwickelte Arthritis und eine ansteckende Lungenkrankheit, die bei Schafen häufig vorkommt, und sie wurde 2003 im Alter von sechs Jahren eingeschläfert, etwas jung für ihre Rasse. Jahrelang spekulierte man, das Klonen habe vorzeitige Alterung verursacht, doch spätere Studien an anderen geklonten Schafen, darunter vier aus derselben Zelllinie wie Dolly, ergaben, dass sie normal alterten, sodass die Frage, ob ihr kurzes Leben das Klonen selbst widerspiegelte, eher umstritten als geklärt bleibt.

Wo Stammzellen ins Spiel kommen

Um zu verstehen, warum Dolly weit über die Neuheit eines kopierten Schafs hinaus so bedeutsam war, muss man die Stammzellen verstehen. Eine Stammzelle ist eine Zelle, die sich noch nicht auf eine einzige spezialisierte Aufgabe festgelegt hat und die Fähigkeit behält, sich zu teilen und zu anderen Zelltypen zu werden. Am flexibelsten von allen sind die Zellen eines sehr frühen Embryos, die im Prinzip jedes Gewebe des Körpers hervorbringen können. Diese nennt man pluripotent, was so viel bedeutet wie "zu vielem fähig".

Dollys Geburt trug eine verblüffende Konsequenz in sich. Wenn die Umgebung einer Eizelle einen erwachsenen Zellkern ganz bis in einen embryonalen Zustand zurücksetzen konnte, dann war die Entwicklungsuhr keine Einwegratsche. Diese Idee befeuerte die Hoffnung auf das therapeutische Klonen, bei dem SCNT nicht dazu verwendet würde, ein Tierbaby zu erzeugen, sondern um embryonale Stammzellen zu gewinnen, die genetisch auf einen bestimmten Patienten abgestimmt sind. Theoretisch könnten aus diesen Zellen Ersatzgewebe gezüchtet werden, ein Stück Herzmuskel, insulinproduzierende Zellen gegen Diabetes, Neuronen gegen Parkinson, ohne die Immunabstoßung, die gewöhnliche Transplantationen plagt.

Die einflussreichste Folgearbeit kam 2006, als der japanische Wissenschaftler Shinya Yamanaka zeigte, dass man erwachsene Zellen in einen pluripotenten Zustand umprogrammieren kann, ganz ohne Eizellen oder Embryonen, einfach indem man eine kleine Gruppe von Genen anschaltet. Diese induzierten pluripotenten Stammzellen, oder iPS-Zellen, brachten Yamanaka einen Anteil am Nobelpreis 2012 ein und umgingen einen Großteil der ethischen Kontroverse um Embryonen. Dolly war ein entscheidender gedanklicher Vorläufer dieser Arbeit: Sie bewies, dass Umprogrammierung überhaupt möglich war, und andere fanden danach sauberere Wege, sie durchzuführen.

Die ethischen Fragen, die Dolly aufbrach

Kein Biologieexperiment in der jüngeren Geschichte löste eine schnellere moralische Auseinandersetzung aus. Innerhalb von Monaten nach der Ankündigung von 1997 eilten Regierungen, Gesetze zu erlassen, Ethikkommissionen traten zusammen, und der Ausdruck "Klonen von Menschen" wanderte aus der Science-Fiction in die ernsthafte öffentliche Debatte. Die Fragen teilten sich grob in zwei Lager.

Das reproduktive Klonen, das Erzeugen eines ganz neuen Individuums, rief nahezu allgemeines Entsetzen hervor, wenn es auf Menschen angewendet wurde. Die Gründe waren sowohl praktischer als auch philosophischer Natur. Praktisch ist die Technik gefährlich und ineffizient; die Hunderte gescheiterter Embryonen und die hohen Missbildungsraten beim Klonen von Tieren ließen die Aussicht, es bei Menschen zu versuchen, leichtsinnig erscheinen. Philosophisch sorgten sich die Menschen um die Menschenwürde, darum, einen Menschen als hergestellte Kopie zu behandeln, und um ein Kind, das geboren würde, um genetischer Ersatz für jemand anderen zu sein. Viele Länder verboten das reproduktive Klonen von Menschen rundheraus, und bedeutende wissenschaftliche Gremien verurteilten es.

Das therapeutische Klonen und die embryonale Stammzellforschung waren heikler. Die Vorteile, mögliche Heilmittel gegen verheerende Krankheiten, waren real und überzeugend. Doch die Methode erforderte das Erzeugen und anschließende Zerlegen früher menschlicher Embryonen, um deren Zellen zu gewinnen, was viele Menschen als die Zerstörung beginnenden menschlichen Lebens betrachten. Dies stellte die Linderung von Leid gegen tief verwurzelte Überzeugungen darüber, ab wann ein menschliches Leben Schutz verdient, und vernünftige Menschen landeten auf entgegengesetzten Seiten. Die Ankunft der iPS-Zellen entschärfte diese besondere Spannung, ohne sie ganz aufzulösen, denn diese Zellen lassen sich ohne Embryonen herstellen.

Das Klonen von Tieren warf seine eigenen Fragen auf. Geklonte Nutztiere und Haustiere sind heute kommerzielle Realität, ebenso das Klonen geliebter Arbeitshunde und preisgekrönter Rennpferde. Kritiker verweisen auf das hinter den niedrigen Erfolgsraten verborgene Tierleid und auf die ethische Befremdlichkeit, Tiere als reproduzierbare Produkte zu behandeln, während Befürworter Anwendungen im Naturschutz und in der Landwirtschaft hervorheben.

Was das Klonen geleistet hat und was nicht

Es lohnt sich, die Ergebnisse nüchtern zu betrachten, denn die Kluft zwischen dem Versprechen von 1997 und der Wirklichkeit von heute ist aufschlussreich. Das reproduktive Klonen von Säugetieren erwies sich bei vielen Arten als machbar. Nach Dolly kamen geklonte Mäuse, Rinder, Schweine, Katzen, Hunde, Pferde und 2018 die ersten geklonten Primaten, zwei Langschwanzmakaken in China, die die Technik näher an den Menschen heranrückten und die ethische Debatte neu entfachten.

Doch die größeren medizinischen Träume sind langsamer vorangekommen, als es die Schlagzeilen einst vermuten ließen. Das therapeutische Klonen bei Menschen erwies sich als technisch schwierig und ethisch problematisch, und ein Großteil der Energie des Feldes verlagerte sich auf iPS-Zellen und andere Ansätze. Das Klonen hat eine solide Nische im Naturschutz gefunden, wo es ein Werkzeug bietet, um die Zahlen bedrohter Arten zu steigern; ein Schwarzfußiltis namens Elizabeth Ann, in den Vereinigten Staaten aus Zellen geklont, die Jahrzehnte zuvor eingefroren worden waren, wurde zu einem bemerkenswerten Beispiel dafür, wie Klonen verlorene genetische Vielfalt in eine angeschlagene Population zurückbringen kann.

Das tiefste Vermächtnis Dollys ist eher gedanklicher als kommerzieller Natur. Sie kippte eine seit Langem bestehende Annahme darüber, wie sich Leben entwickelt, zeigte, dass die zelluläre Identität weit flexibler ist, als jeder geglaubt hatte, und öffnete die Tür zum gesamten Feld der zellulären Umprogrammierung, das heute die regenerative Medizin trägt. Die ausgestopfte Dolly steht heute im National Museum of Scotland in Edinburgh, ein kleines weißes Schaf hinter Glas, täuschend unauffällig für ein Tier, das ein Kapitel der Biologie neu geschrieben hat.

Kernpunkte

Das Schaf Dolly, geboren 1996 und 1997 der Welt vorgestellt, war das erste Säugetier, das aus einer ausgewachsenen Körperzelle geklont wurde, erzeugt durch somatischen Zellkerntransfer, bei dem der Kern einer gewöhnlichen Euterzelle in eine entkernte Eizelle eingebracht und in einen embryonalen Zustand zurückprogrammiert wurde. Ihre Geburt zerschlug die Annahme, dass eine spezialisierte Zelle ihr Schicksal niemals umkehren könne, und legte das gedankliche Fundament für die Stammzellforschung und schließlich für die induzierten pluripotenten Stammzellen, die es Forschern erlauben, Zellen ohne Eizellen oder Embryonen umzuprogrammieren. Sie erzwang auch eine weltweite ethische Auseinandersetzung und schärfte die Unterscheidung zwischen dem reproduktiven Klonen, das beim Menschen weithin verboten ist, und therapeutischen Anwendungen, die darauf abzielen, abgestimmtes Ersatzgewebe zu züchten. Jahrzehnte später bleibt das Klonen technisch anspruchsvoll und ineffizient, seine größten medizinischen Versprechen nur teilweise eingelöst, doch seine wahre Bedeutung liegt in dem, was es offenbarte: dass die Entwicklungsuhr einer lebenden Zelle unter den richtigen Bedingungen zurückgedreht werden kann.