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Genetik: Gene mit gutem Gedächtnis

Das Klonen von Tieren aus Körperzellen ist und bleibt ein Glücksfall: Die meisten künstlichen Embryonen sterben frühzeitig ab. Schuld daran ist zumindest zu einem Teil das gute Erinnerungsvermögen der Gene, die ihre direkt vor der Übertragung aktuelle Aufgabe einfach nicht vergessen wollen.
Die Geburt von Dolly, dem aus einer Euterzelle mit einer leeren Eizelle gezeugten Klonschaf, löste bei vielen Menschen geradezu Panik aus: Der erste Schritt in Huxleys "Schöne neue Welt" schien getan. Schon bald würden Scharen menschlicher Klone, die nach bestimmten Gesichtspunkten gezüchtet wurden, die Erde bevölkern.

Doch allen berechtigten ethischen Befürchtungen zum Trotz: Auch heute ist man vom reproduktiven Klonen noch weit entfernt. Zwar ist es inzwischen gelungen, verschiedene Säugetierarten zu klonen, doch die meisten Embryonen, die aus der Vereinigung des Zellkernes einer ausdifferenzierten Körperzelle mit einer entkernten Eizelle entstehen, sterben im Laufe der ersten Entwicklungsschritte ab. Nicht zu vergessen: Von den wenigen Säugetieren, die nach Hunderten von Kerntransfers geboren werden, sind die meisten schwer krank.

Das reproduktive Klonen gilt daher in Fachkreisen als unethisch und verantwortungslos. Nicht konfliktfrei, aber doch viel weniger umstritten ist das therapeutische Klonen. Auf dieser Technik ruht die Hoffnung, mit Hilfe embryonaler Stammzellen einmal chronisch Kranke heilen zu können. Dazu muss man aber erst einmal verstehen, warum der Großteil der geklonten Zellen früh in der Entwicklung abstirbt.

Grundsätzlich ist es möglich, dass die Faktoren im Zytoplasma der Empfängerzelle quasi per Reset-Taste die Gene des transplantierten Kernes neu programmieren – das beweisen die Geburten im Klonzoo der Labore. In den meisten Fällen gelingt dies aber eben nicht – die Embryonen sterben dann ab, oder es kommt zu Fehlbildungen. Möglichwerweise sind in der ausdifferenzierten Körperzelle die für die Entwicklung der Zelle wichtigen Gene schon so lange abgeschaltete, dass sie sich nur ausgesprochen mühsam wieder in Gang setzen lassen.

Es gäbe aber auch noch eine zweite Erklärung: Womöglich können die Gene der Spenderzelle im künstlichen Embryo nicht abgeschaltet werden, sondern arbeiten wie gehabt munter weiter, wie das in der reifen Zelle auch richtig war. Im Embryo wäre dies aber vollkommen unpassend und würde die ordnungsgemäße Entwicklung durcheinander bringen.

Diese Hypothese überprüften nun John Gurdon und Ray Ng von der Universität Cambridge an geklonten Embryonen des Krallenfrosches (Xenopus laevis). Sie entnahmen Froschembryonen Spenderzellen aus zwei verschiedenen Keimblättern, dem Entoderm, das sich später zum Verdauungstrakt weiterentwickelt, und dem Neuroektoderm, das zum Zentralnervensystem wird. In beiden Bereichen waren zum Zeitpunkt der Kernentnahme jeweils für den aktuellen Entwicklungsstand typische Gene aktiv: Edd im Entoderm und Sox2 oder NCAM im Ektoderm.

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Diese genetisch unterschiedlich aktiven Spenderzellen verpflanzten die Wissenschaftler dann in entkernte Eizellen und analysierten die Embryonen, die sich daraus entwickelten. Dabei zeigte sich, dass die Spenderzellen ihre typische Genaktivität mit in den neuen Embryo verschleppten. Sie hatten sich also in gewisser Weise ihren aktuellen Entwicklungszustand gemerkt und arbeiteten einfach in der neuen Umgebung wie vor der Unterbrechung weiter – und das, obwohl dort ganz andere Aktivierungsfaktoren vorlagen als in der Ausgangszelle. Die neuen Aktivatoren in der kernlosen Eizelle ignorierten sie schlichtweg und setzten ihre Arbeit gleichzeitig vollkommen unabhängig von den Faktoren fort, die normalerweise nötig sind, um diese Gene anzuschalten.

Dieser Effekt war aber unterschiedlich stark ausgeprägt. Manche der Klone versagten vollständig dabei, den Spenderkern neu zu starten, anderen gelang dieses zumindest teilweise und wieder andere schafften den perfekten Reset.

Fehlentwicklungen geklonter Embryonen können demnach offenbar zumindest teilweise dadurch verursacht sein, dass sich in der Spenderzelle aktive Gene ihre aktuelle Aufgabe merken und in der kernlosen Eizelle nahtlos fortsetzen. Umgekehrt könnte dieses genetische Gedächtnis bei der normalen Entwicklung dafür sorgen, dass die Zelle ihren differenzierten Zustand aufrecht erhält.
03.02.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 03.02.2005

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