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Im Bio-Lego-Land verschwimmen die Grenzen des Lebendigen

Was will eine neue Forschungsrichtung mehr? Das Weiße Haus beschäftigt sich mit ihr, auch der Vatikan. Warum? Weil J. Craig Venter, Galionsfigur der Synthetischen Biologie, das Geschäft medialer Inszenierung und kalkulierter Tabubrüche wie kaum ein anderer beherrscht. So auch an Pfingsten, als er der Weltpresse ein angeblich künstliches Bakterium mit markigen Worten vorstellte.

Nach dem Baukastenprinzip und mit genetischen Regelkreisen verschaltet will die Synthetische Biologie zur Ingenieurswissenschaft reifen. © Designritter/pixelio.de

Inzwischen ist die Aufregung verklungen und der Wissenschafts-Unternehmer hat womöglich neue Financiers für seine weltrettenden Ideen gefunden. Der Gen-Ingenieur will mit Bio-Modulen, neuartigen Biomolekülen und Designer-Mikroben Volkskrankheiten wie Alzheimer oder Krebs besiegen, Wasserstoff als Kraftstoff herstellen und den Klimakiller Kohlenstoffdioxid beseitigen helfen.

Bei der Synthetischen Biologie ist es wie mit allen neuen Technologien – sie eröffnen Chancen und sie bergen Risiken. Darüber sollte eine Gesellschaft sprechen. Tut sie es nicht rechtzeitig wie bei der Grünen Gentechnik, wird sie mit Akzeptanzentzug bestraft. Hierzulande ist diese Diskussion bereits angestoßen worden von den Forschungsorganisationen Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (acatech) und Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina.

Sie haben 2009 eine Stellungnahme zur Synthetischen Biologie veröffentlicht und der Diskussion Fakten, Einschätzungen und Empfehlungen an die Hand gegeben. Der Arbeitsgruppe gehörten zwölf Wissenschaftler an (aus Medizin, Natur- wie Geisteswissenschaften), tätig in Universitäten, Unikliniken, Bundesbehörden und einem forschenden Pharmaunternehmen.

Schrittmacher für industrielle Biotechnologie?

Hoffnungsträger für den Rohstoffwechsel der chemischen Industrie. © Rolf van Melis/Pixelio.de

Die Synthetische Biologie wird als „Geburtsstunde einer neuen Technikwissenschaft“ (acatech-Website) gefeiert. Sie werde wesentlich zur „Biologisierung der Wirtschaft“ beitragen. Viel versprechen sich Wissenschaftler und Vertreter der Wirtschaft von der Synthetischen Biologie beim Umbau der petrochemischen Industrie auf eine biologische Rohstoffbasis. Dies führe auf mittlere Sicht zu neuen Produktionsprozessen und -anlagen.

Beziffern lässt sich ihr Marktpotenzial noch nicht. Laut Stellungnahme sind aber bereits marktnahe Produkte erkennbar. Genannt werden Medikamentenentwicklung, Nukleinsäure-Impfstoffe, neue gentherapeutische Verfahren, umwelt- und ressourcenschonende Fein- und Industriechemikalien, Biobrennstoffe sowie neue (polymere) Werkstoffe.

Richtiger Patentschutz wichtige Startvoraussetzung

Verfahren und Produkte der Synthetischen Biologie wie Minimalzellen oder Protozellen sollten denselben patentrechtlichen Schutz genießen wie herkömmliche rekombinante Genprodukte oder Genfragmente. Dies sei eine Voraussetzung, damit die Wirtschaft in diese Technologie investiere, lautet die Empfehlung. Bei zu „weiten Patenten“ könnte andererseits das Interesse von Unternehmen erlahmen, in Forschung Geld zu stecken, deren Anwendung durch umfassende Patente erfasst sind, geben die Autoren der Stellungnahme zu bedenken.

Zwischen Monopol und Open Source

Vorbild Elektronik. © Peter Kirchhoff/Pixelio.de

Gleichwohl droht die Gefahr einer Monopolstellung (ethische Kategorie der Gerechtigkeit) für den Fall, dass sich bestimmte Plattformtechnologien als Standard durchsetzen sollten. Die Entwicklung erschweren könnte auch ein in der Elektronikindustrie bekannter Umstand, der als Patentdickicht bezeichnet wird. Da für die Synthetische Biologie zahlreiche Module oder Biobricks benötigt werden, könnten die Rechteinhaber solcher Module die weitere Entwicklung bremsen oder blockieren. Diesem Trend arbeiten einige Stiftungen wie beispielsweise die BioBricks Foundation entgegen, indem sie DNA-Bausteine, mit denen Biosynthesesysteme zusammengesetzt werden können, der Öffentlichkeit frei zugänglich macht.

Günstig sind nach Einschätzung der Experten die wissenschaftlichen Rahmenbedingungen für die Synthetische Biologie in Deutschland, Förderprogramme, auch auf europäischer Ebene, gebe es ausreichend. Am 8. Juli beispielsweise lädt das Berliner Forschungsministerium zur ersten Strategiekonferenz für die nächste Generation biotechnologischer Verfahren. Im Programm findet sich auch die Synthetische Biologie wieder. Im übrigen beschäftigen sich die mittlerweile zahlreichen Konferenzen zur Synthetischen Biologie fast immer auch mit ethischen Fragen. Darauf weist ein informatives Perspektivenpapier des Deutschen Ethikrats (Nora Schulz, 23.4.2009) hin.

Neue Technologie – neue Risiken?

Wie weit darf die Synthetische Biologie gehen? © Tina Gössl/Pixelio.de

Ob die neue Technologie andere Risiken als die Genforschung birgt, lässt sich nach Meinung der Wissenschaftsgemeinde noch nicht abschließend beantworten. Gleichwohl hält sie die deutschen Gesetze momentan für ausreichend, um Risiken für die biologische Sicherheit (biosafety) oder die eines Missbrauchs (biosecurity) durch Bioterroristen beispielsweise zu vermeiden oder abzumildern.

Dies tun nach Expertenmeinung derzeit das Chemikaliengesetz, das Arbeitsschutzgesetz oder das Arzneimittelgesetz, die eine Risikobewertung zum Schutz von Mensch und Umwelt einschließen. Zellähnliche Systeme, subgenomische oder replikationsdefekte Nukleinsäuren besitzen nach Expertenmeinung kein Gefährdungspotenzial, weil sie weder infektiös noch vermehrungsfähig sind.
Dennoch wird empfohlen, die Zentrale Kommission für die Biologische Sicherheit (ZKBS) zu beauftragen, „ein wissenschaftliches Monitoring durchzuführen, um die aktuellen Entwicklungen sachverständig und kritisch zu begleiten“. Dort wartet man auf den Arbeitsauftrag der zuständigen Ministerin Aigner. Die ehrenamtlich tätige Kommission wird demnächst um einen Experten für Synthetische Biologie erweitert, heißt es. Bislang war die Kommission schon für Teilbereiche der Synthetischen Biologie zuständig, soweit es sich um Gentechnik handelte.

Eine behördliche Kontaktstelle sollte darüber hinaus Unternehmen aus dem Bereich der In-vitro-Synthese über das Risikopotenzial einzelner Nukleinsäuren informieren. Dafür wäre eine wissenschaftlich fundierte und international abgestimmte Datenbank notwendig.
Künstliche Organismen, die nicht von natürlichen Organismen abgeleitet sind, sondern „de novo“ synthetisiert wurden, sollten bei einer Aktualisierung des Gentechnik-Gesetzes gegebenenfalls in ihrer Zuordnung überprüft werden. Künstliche Zellen, die weder vermehrungsfähig sind noch in der Lage sind, Erbmaterial zu übertragen, werden vom Gentechnik-Gesetz noch nicht erfasst.

Selbst eingebaute Sicherung

Ungeachtet der Sicherheits- und Risiko-Bedenken: Die Synthetische Biologie verfügt nach Expertenmeinung über technische Mittel, ihre eigene Sicherheit zu garantieren. Zum Beispiel indem man zur Herstellung neuer Nukleinsäuren nicht natürliche Aminosäuren verwendet, die sich nur von hochspezifischen Ribosomen in Polypeptide einbauen lassen oder indem man synthetische Organismen von künstlichen Nährstoffen abhängig macht. Sogar eine mehrfache „Absicherung“ halten die Wissenschaftler für möglich, indem man diesen synthetischen Organismen zusätzlich synthetische Schaltkreise oder Inaktivierungsmechanismen ins Genom einbaut.

Der leichter werdende Zugang zu Genomdaten von Krankheitserregern und biologischen Giften und die Möglichkeit, definierte Nukleinsäuresequenzen über das Internet bei DNA-Synthese-Firmen zu bestellen, gilt als besonderes Gefährdungspotenzial. Vor diesem Hintergrund sind wissenschaftliche Erfolge wie die Synthetisierung hochpathogener viraler Genome wie zum Beispiel des Poliomyelitis-Virus oder des Spanischen-Grippe-Erregers auch sicherheitsrelevant. Die Autoren der Stellungnahme nehmen indes an, dass eher existierende Erreger rekonstruiert oder modifiziert als neue, infektiösere Pathogene hergestellt werden.

Engmaschiges Sicherheitsnetz in Deutschland

Zumindest in Deutschland schränken nach Expertenmeinung zahlreiche Gesetze das Missbrauchsrisiko der Synthetischen Biologie ein. Das Gentechnik-Gesetz macht die Genehmigung zur Errichtung und für den Betrieb einer gentechnischen Anlage von der Zuverlässigkeit des Betreibers und der für Leitung und Aufsicht zuständigen Personen abhängig. Das Kriegswaffen-Kontrollgesetz verbietet Handel, Entwicklung und Herstellung biologischer und chemischer Waffen.

Überdies verzichtet Deutschland auf die Herstellung der in der Kriegswaffenliste geführten biologischen Kampfmittel, zu denen GVO oder genetische Elemente gehörten, die von Krankheitserregern abstammen. Die Ausfuhr genetischer Elemente und von GVO in Nicht-EU-Staaten muss vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) genehmigt werden. Besonders kontrolliert wird der Versand größerer DNA-Fragmente von der BAFA. In realistischen Ökosystemen im Labor sollte getestet werden, ob neuartige synthetische Genome in der Natur überleben oder Gene austauschen. Dies empfiehlt beispielsweise der Genforscher George Church von der Harvard Medical School, um die Bioterror-Gefahr zu minimieren.

Forschung und Industrie unterstützen diese Bemühungen auch aus schierem Eigeninteresse mit freiwilligen Selbstverpflichtungen. So will die DFG dort tätige Wissenschaftler für Missbrauchsgefahren sensibilisieren (www.dfg.de/aktuelles_presse/reden_stellungnahmen/2008/download/codex_dualuse_0804.pdf), desgleichen der in Heidelberg ansässige Industrieverband IASB (www.ia-sb.eu/).

Supranationale Initiative ist jetzt gefragt

Hilfreich ist es nach Ansicht der Experten, die Screening-Methoden, mit denen DNA-Sequenzen auf mögliche Pathogenitätsfaktoren oder Toxine untersucht werden, zu optimieren und zu standardisieren. Unausgesprochen bleibt in der Stellungnahme, dass in anderen Ländern das Sicherheitsnetz nicht so engmaschig ist. Einig ist sich die Fachwelt, dass Forschung und Anwendung der Synthetischen Biologie nicht nur von einzelnen Staaten überwacht und kontrolliert, sondern international gültige Regelungen erarbeitet werden sollten. Zwar sind EU, OECD, USA oder auch China auf diesem sensiblen Feld aktiv, doch noch will keiner die Initiative für ein internationales Rahmenwerk übernehmen (Challenges of our own making, Nature, 27.5. 2010, S. 397).

Neue Organismen – neue Risiken?

Retorten-Organismen fehlt ein natürlicher Vergleichsmaßstab, so dass Ethiker neue Maßstäbe für die Beurteilung des Risikos entwickeln müssen. Im Grundsatz müssen die Regeln des Vorsorgeprinzips angewandt werden: Anwendungen räumlich und zeitlich begrenzen; die intensive Beobachtung der Folgen und eine angemessene Anpassung der Regularien an die empirische Praxis sowie die Entwicklung von Schadens-Szenarien für Mensch, Landwirtschaft und Umwelt.
Ethiker streiten untereinander, ob die Synthetische Biologie neue ethische Fragen aufwirft durch ihren Anspruch, neues Leben zu erzeugen. Diese Diskussion sollte nach Empfehlung der Wissenschaftsorganisationen in die Öffentlichkeit getragen werden, wo viel Bekanntes aus der Gentechnik-Debatte vergangener Tage wieder hochkocht.

Wo beginnt, wo endet das Lebendige?

Höhere künstliche Lebewesen sind nach Expertenmeinung weder erklärtes Ziel noch realistisch. Dennoch werfen veränderte Mikroben, neue Kleinstorganismen und Protozellen Fragen nach der Definition des Lebens auf. Fragen, die in der Diskussion nach Venters Erfolg auch gestellt wurden. Soll die Debatte über die Herausforderungen der Synthetischen Biologie effizient, verständlich und verlässlich geführt werden, müsse das Lebendige gegen das Nicht-Lebendige abgegrenzt werden, problemangemessen und möglichst einheitlich, empfehlen die Autoren der Stellungnahme.

Wenn Naturwissenschaftler unsauber formulieren

Eine solche Debatte erfordert saubere, klare Begriffe und ebensolche Fragen, um der möglichen Komplexität potenzieller Formen des Lebendigen gerecht zu werden. Tatsächlich sind es aber nicht nur weltanschaulich motivierte Fundamentalkritiker, sondern vielmehr Wissenschaftler selbst, die mit semantisch verunglückten Begriffen („living machines“, „artificial cells“) oder kühnen Statements („The genetic code is 3.6 billion years old. It’s time for a rewrite“, Tom Knight MIT) die Diskussion ins Plakative gerückt haben.
Selbst eine renommierte Fachzeitschrift wie Science sah sich jüngst (Congress Considers Synthetic Biology Risks, Benefits, 27. Mai) genötigt, einen Fehler in der Berichterstattung zu Venters Versuch zu berichtigen.

Zwei der drei möglichen Fundamental-Einwände gegen die Synthetische Biologie zerpflücken die Wissenschaftler in ihrer Stellungnahme argumentativ: Der Eingriff in die Schöpfung sei unzulässig („Gott spielen“), die Herstellung neuartiger Lebewesen zerstöre die Integrität der Natur beziehungsweise schädige die Ordnung der Lebewesen und Arten.

Leben im Zeitalter seiner möglichen Reproduzierbarkeit

Unserem Grundverständnis von Leben droht der Verlust von Respekt und Schutz im Zeitalter seiner fortschreitenden „Herstellbarkeit“. Andere Ethiker wie Christoph Rehmann nennen diesen Erosionsprozess „Plastifizierung des Lebens“.
Dieser ethische Einwand sollte nach Meinung der Wissenschaftler, denen auch prominente Ethiker (Geisteswissenschaftler) angehören, einer gründliche Analyse unterzogen werden, wenngleich sie die Meinung vertreten, dass ein besseres Verständnis der Baupläne des Lebendigen, seiner Reproduzierbar- und Manipulierbarkeit „unseren ethischen Einstellungen gegenüber Natur und Individuen ebenso wenig etwas ändern, wie es die teilweise Beherrschbarkeit krankhafter Veränderungen“ (S. 31) getan habe.

Nach dem Hype werden die wichtigen Fragen gestellt

Im Medien-Hype um Venter meldeten sich auch Stimmen zu Wort, die richtige und wichtige Fragen stellten wie Frank Ochmann (Stern Online, 21.Mai: Künstliches Leben? Künstliche Aufregung) oder Petra Gehring (FAZ, 26. Mai 2010: Wenn es kein Leben ist, was ist es dann?). Verdienstvoll ist auch Roberta Kwoks nüchterne Bestandsaufnahme „Five Hard Truths for Synthetic Biology, News Feature, 21.01.2010, S. 288ff.).
Aufschlussreich ist der Blick zurück. Zehn Jahre ist es her, dass US-Präsident Clinton mit Forschern die Entzifferung des menschlichen Erbguts der Weltöffentlichkeit bekannt gab. Die damals hochfliegenden Hoffnungen auf schnelle Heilerfolge bei Krankheiten wie Alzheimer oder Krebs wurden später in aller Stille beerdigt. Heute streiten Forscher, was denn überhaupt als Gen zu verstehen sei. Im renommierten Wissenschaftsteil der New York Times hat Nicholas Wade jüngst eine ebenso ernüchternde wie erhellende Bilanz (A Decade Later, Genetic Map Yields New Cures“, 12. Juni 2010) gezogen und damit indirekt das Venter-Experiment aus den PR-Höhen auf den Boden wissenschaftlicher Realität gezogen.

Quellen/Weiterführende Informationen:

Expertenbefragung nach Venters Erfolg, schöne Übersicht:
Life after the synthetic cell, Nature Vol. 465/27. Mai 2010, S. 422ff.

Spektrum der Wissenschaft. Dossier 3/10: Von der Urzeugung zum künstlichen Leben.
Die Sammlung enthält Artikel zu Peptidnukleinsäuren, Biobricks, zur Synthetischen Biologie und einen erhellenden Artikel zur Frage „Was ist Leben“ von einem Geowissenschaftler.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/im-bio-lego-land-verschwimmen-die-grenzen-des-lebendigen