Konflikte aus der Anwendung von Gene Drives - Deutsche Stiftung Friedensforschung

Konflikte aus der Anwendung von Gene Drives? Eine Untersuchung zur Sondierung ihres Potenzials und möglicher Folgewirkungen

Piloststudie

Projektleiter: Dr. Gunnar Jeremias, CFvW-Zentrum für naturwissenschaftliche Friedensforschung der Universität Hamburg
Fördersumme: 40 Tsd. Euro

Zusammenfassung

Chancen und Risiken der modernen Biotechnologie sind bereits seit vielen Jahren immer wieder Gegenstand auch in der breiten Öffentlichkeit ausgetragener Debatten. Häufig ging es dabei um Bedenken zur Lebensmittelsicherheit oder ökologische Probleme, die durch die Freisetzung gentechnisch veränderter Organismen (zumeist Nutzpflanzen) entstehen könnten. Diese Auseinandersetzungen lassen sich sicherlich ebenso als Konflikte beschreiben, wie die Folgen der sozioökonomischen Veränderungen, die in einer Reihe von Gesellschaften mit der Etablierung von auf gentechnisch veränderte Organismen (GVO) ausgerichteten Anbaumethoden einhergingen (Fuchs und Glaab, 2011). In Biowaffenprogrammen und der biologischen Verteidigungsforschung, steht die Anwendung gentechnischer Methoden in einem offensichtlichen Zusammenhang mit potenziellen (militärischen oder terroristischen) Konflikten.

Im hier beschriebenen Projekt soll eine weitere neue Methode der modernen Biotechnologie auf ihr Konfliktpotenzial hin untersucht werden: Die sogenannten Gene Drives. Gene Drives bewirken, dass sich genetische Merkmale unter Umgehung der Mendel‘schen Vererbungsgesetze in Arten, die sich geschlechtlich fortpflanzen, durchsetzen (sie funktionieren also nicht bei Bakterien oder Viren). Das heißt im Unterschied zu den GVOs, die bisher in einer Reihe von Ländern in der Landwirtschaft eingesetzt werden, ist nicht die Eindämmung, sondern die Weiterverbreitung der veränderten Merkmale technische Zielsetzung der Methode. Bereits in den neunziger Jahren des letzten Jahrhunderts wurde vorgeschlagen, sogenannte ‚egoistische Gene‘ zur Verbreitung bestimmter Eigenschaften in Populationen zu nutzen (Hastings, 1994) und in Fruchtfliegen auch bald darauf umgesetzt (Carareto et al., 1997). Austin Burt schlug 2003 vor, ‚Homing Endonukleasen‘ – die mittlerweile als gentechnische Werkzeuge zur gezielten Veränderung von DNA genutzt werden – als technische Basis von Gene Drives einzusetzen, um sie effektiver zu gestalten (Burt, 2003). Im Dezember 2014 konnte Vollzug gemeldet werden: erstmals wurde ein CRISPR/Cas-basierter Gene Drive in einer Laborpopulation von Fruchtfliegen erfolgreich aktiviert und erreichte eine Übertragungsrate von 95 Prozent (Gantz et al., 2015; Gantz und Bier, 2016). Bislang wurden Gene Drives ausschließlich im Labor aktiviert; darüber, wie schnell Freilandversuche folgen sollen, wird mit zunehmender Intensität – und von Seiten möglicher Anwender auch mit wachsender Ungeduld -diskutiert. Bill Gates, dessen Stiftung zu den Hauptförderern von Gene Drive-Forschung zählt, ging 2016 in einer optimistischen Prognose davon aus, dass die Technologieentwicklung nur noch zwei Jahre benötige, um für erste Freisetzungen reif zu sein, mit denen das Potenzial von Gene Drives zur Bekämpfung von Malaria getestet werden kann (Regalado, 2017). Schon früh war dieses Anwendungsbeispiel genannt worden. Dabei handelt es sich nicht nur um ein in der breiten Öffentlichkeit vermutlich akzeptiertes Ziel: Moskitos sind mit ihrer raschen Generationenfolge auch besonders geeignet für den Einsatz von Gene Drives, da die Gesamtpopulation schnell erreicht wird – anders als in Populationen mit langsamerer Generationenfolge, wie z.B. dem Menschen. Als weiteres Anwendungsgebiet wird häufig die Bekämpfung von invasiven Arten, wie beispielsweise Ratten in Neuseeland, genannt.

Auf dem Bild ist ein Beispiel für einen Stammbaum zu sehen.

Abbildung

Vergleich eines normalen mit einem Gene Drive-Erbgang. Nach Mendel‘schen Regeln wird eine Eigenschaft nur an 50% der Nachkommen weitergegeben. Ein Gene Drive umgeht diese Regel, so dass die Eigenschaft an nahezu 100% der Nachkommen weitergegeben wird.

Problemstellung: Darstellung des Projekts und Fragestellung(en)

Neben den erwarteten Nutzenpotenzialen können eine Reihe von Aspekten der Entwicklung und der Freilassung von Gene Drives Folgen haben, die auf unterschiedlichen Ebenen Konfliktpotenziale bergen. Die Fragen nach möglichen Anwendungsgebieten, den ökologischen Folgen und der Möglichkeit von Eindämmungsmechanismen sind ebenso komplex, wie die Probleme der Regulierung auf nationaler und multilateraler Ebene. Fragen der Verantwortung (inklusive der ethischen Verantwortbarkeit des Nichthandelns) und Haftung müssen geklärt werden – insbesondere vor dem Hintergrund, dass sich Gene Drives nicht an Ländergrenzen halten werden und schon bei der Ausbreitung „gutgemeinter“ Effekte verschiedene nationale Strategien und Rechtssysteme miteinander in Konflikt geraten könnten, ganz zu schweigen davon, dass es auch denkbar ist, Gene Drives zu feindseligen Zwecken, also als Biowaffe, einzusetzen.

In diesem Projekt wird durch ein interdisziplinäres Team an der Universität für Bodenkultur (BOKU) in Wien (Institut für Sicherheits- und Risikowissenschaften, ISR) und an der Universität Hamburg (Carl Friedrich von Weizsäcker Zentrum für Naturwissenschaft und Friedensforschung) eine Pilotstudie erstellt, in der einige der aufgeworfenen Fragen beantwortet, in der aber vor allem die sich noch anschließenden Probleme identifiziert und strukturiert werden.

Methodische Grundlegung: knappe Umschreibung der Vorgehensweise

In Wien am ISR werden dabei schwerpunktmäßig die technisch-naturwissenschaftlichen Aspekte behandelt. Neben den schon genannten beispielsweise die Frage, welche wissenschaftlich-infrastrukturellen Voraussetzungen für die Entwicklung von Gene Drives notwendig sind und ob es denkbar ist, dass große Terrororganisationen Gene Drives im Verborgenen entwickeln. An der Universität Hamburg hingegen werden die politikwissenschaftlichen und sozioökonomischen Fragestellungen im Fokus stehen, etwa ob die bestehenden nationalen und internationalen Vorschriften und Verhaltenskodizes, die die Nutzung von Gentechnologie und den Eingriff in Ökosysteme regulieren bzw. biologische Waffen verbieten, auch den Umgang mit Gene Drives effektiv regeln können. Aber auch die Frage nach den ethischen Implikationen der Ausrottung von Populationen und ggf. Arten soll behandelt werden.

Erwartete Forschungsergebnisse

In der zu erstellenden Pilotstudie werden als Ergebnisse zwar einige der aufgeworfenen Fragen beantwortet werden, in der Mehrzahl der Fälle sollen aber eher Problemstellungen geordnet und zusammengefasst werden und Pfade zur wissenschaftlichen Bearbeitung und Ansatzpunkte für Politikberatung identifiziert werden. Die Ergebnisse sollen nicht nur im Rahmen eines Artikels veröffentlicht werden, sondern sie sollen angesichts der möglichen Relevanz für den Bereich der biologischen Rüstungskontrolle auch im wissenschaftlichen Begleitprogramm einer der Konferenzen im Rahmen des Biowaffenübereinkommens vorgestellt werden.

Literatur

Burt, A., 2003. Site-Specific Selfish Genes as Tools for the Control and Genetic Engineering of Natural Populations. Proc. R. Soc. B Biol. Sci. 270, 921–928. https://doi.org/10.1098/rspb.2002.2319

Carareto, C.M.A., Kim, W., Wojciechowski, M.F., O’Grady, P., Prokchorova, A.V., Silva, J.C., Kidwell, M.G., 1997. Testing transposable elements as genetic drive mechanisms using Drosophila P element constructs as a model system. Genetica 101, 13–33.

Fuchs, D., Glaab, K., 2011. Material power and normative conflict in global and local agrifood governance: The lessons of “Golden Rice” in India. Food Policy 36, 729–735. https://doi.org/10.1016/j.foodpol.2011.07.013

Gantz, V.M., Bier, E., 2016. The dawn of active genetics. BioEssays 38, 50–63. https://doi.org/10.1002/bies.201500102

Gantz, V.M., Jasinskiene, N., Tatarenkova, O., Fazekas, A., Macias, V.M., Bier, E., James, A.A., 2015. Highly efficient Cas9-mediated gene drive for population modification of the malaria vector mosquito Anopheles stephensi. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112, E6736–E6743. https://doi.org/10.1073/pnas.1521077112

Hastings, I.M., 1994. Selfish DNA as a method of pest control. Philos. Trans. R. Soc. B 344, 313–324.

Regalado, A., 2017. Farmers seek to deploy powerful gene drive. MIT Technol. Rev.