Arbeiten im Institut für Virologie der Universität Marburg
Arbeiten im Institut für Virologie der Universität Marburg Bild © picture-alliance/dpa

Ob Gen-Editing, multiresistente Keime oder gefährliche Viren – das Thema Biosicherheit hat viele Facetten. Vier Aspekte davon stellen wir vor.

1. Gefährliche Viren

"Wenn man weiß, welche Eigenschaften ein Virus haben muss, damit es durch die Luft übertragen werden kann, dann kann man so ein Wissen natürlich nutzen", sagt Professor Stephan Becker, Direktor des Instituts für Virologie der Philipps-Universität Marburg und einer der führenden Virologen Deutschlands. "Man könnte sich vorstellen, dass man diese Mutationen tatsächlich auch bewusst einführt in ein Virus, um das eben durch die Luft übertragbar zu machen. Das ist so das klassische Szenario, was man vor Augen hat, wenn man über Bio-Terroristen spricht."

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zum Artikel FK Sicherheit Folge 23: Bio-Sicherheit - der Zugriff auf unsere Natur

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Und das macht Angst. Diese Angst war deutlich zu spüren, als ein Forscherteam in Rotterdam Vogelgrippe-Viren 2011 genetisch so veränderte, dass sie über die Atemluft übertragbar waren. Hatten die Rotterdamer Forscher ein neues "Killer-Virus" kreiert? "Das Interessante war, dass das Virus nicht so pathogen war wie das Ausgangsvirus", sagt Becker. "Es wurde zwar leichter übertragen, war aber nicht so gefährlich. Man sieht, man kann ein Virus verändern in eine bestimmte Richtung, das bedeutet dann aber nicht, dass das Virus seine ursprünglichen Eigenschaften alle behält. Das ist schwer vorherzusagen."

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Definition "Biosicherheit"

Der Begriff kann sehr unterschiedlich weit gefasst werden. Nach gängigen Definitionen geht es darum, Mensch und Natur vor Gefahren zu schützen, die aus dem Umgang mit biologischen Agenzien entstehen können. Diese biologischen Agenzien können zum Beispiel Viren und Bakterien sein, die im Labor gezüchtet und je nach Forschungsinteresse genetisch verändert oder neu synthetisiert werden. Im Englischen wird dabei die wichtige Unterscheidung zwischen Biosafetyund Biosecurity gemacht. Und unter Biosafety versteht man alles das, was notwendig ist, um z. B. den Wissenschaftler bei der Arbeit vor der Ansteckung mit einem gefährlichen Virus zu schützen. Biosecurity enthält im Gegensatz dazu Maßnahmen, die man ergreift, um zu verhindern, dass irgendjemand die gefährlichen Viren missbraucht.

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Darf man solche Experimente machen - und darf, soll, muss man die Ergebnisse auch veröffentlichen? Die Vogelgrippe-Viren aus Designerhand haben in Europa und in den USA die Debatte um Biosicherheit angeheizt. Der potentielle Missbrauch von Forschung und Forschungsergebnissen heißt im Fachjargon Dual Use. "Worum es aber geht bei diesem Begriff, ist ja nicht nur der Dual Use, sondern Dual Use Research of Concern (DURC)", sagt Stephan Becker. "Dabei geht es darum, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass jemand eine neue Erkenntnis missbraucht. Man muss eine Risikoabschätzung machen. Wie hoch ist der Nutzen von einem Experiment und wie groß ist der Schaden, der möglicherweise eintritt? Diese Abwägung ist nicht ganz einfach."

Für den Virologen ist die Diskussion rund um das Thema Biosafety allerdings viel dringender. Beispiel: der Ausbruch des Ebola-Virus. "Wir müssen uns darauf konzentrieren, natürliche Gefahren von Viren und Bakterien einzudämmen, indem wir in der Lage sind, Impfstoffe zu machen, antivirale Mittel zu entwickeln, die uns helfen, genau solche Viren in den Griff zu bekommen."

2. Gefährliche Bakterien

Anders als bei Virusinfektionen gibt es bei bakteriellen Infektionen gute therapeutische Möglichkeiten – sofern die Krankheitserreger nicht resistent gegen Antibiotika geworden sind. Multiresistente Keime sind heute, nicht nur in Krankenhäusern, zu einem gefürchteten Gesundheitsrisiko geworden.

Dass für Menschen gefährliche Bakterien nicht mehr auf gängige Medikamente ansprechen, hat zu tun mit dem Missbrauch von Antibiotika, ist aber auch das Ergebnis eines "natürlichen" Wettrüstens, sagt Professor Jörg Vogel, Direktor des Instituts für Molekulare Infektionsbiologie der Universität Würzburg: "Antibiotika sind ganz natürliche Waffen von Organismen, mit denen sie sich zum Beispiel gegen Bakterien schützen. Und Bakterien haben über Jahrmillionen gelernt, solche Resistenzen aufzubauen, also schon lange bevor Menschen überhaupt mit Antibiotika behandelt wurden. Und wenn wir nun versuchen, Bakterien oder andere Erreger mit neuen Waffen zu bekämpfen, dann verstehen die Bakterien, sich auch davor zu schützen."

Das heißt aber auch: Ohne Forschung, ohne ständige Entwicklung von neuen Medikamenten lassen sich bakterielle Erreger auf Dauer nicht in Schach halten. Und an der Forschung hapere es, denn die Entwicklung neuer Antibiotika sei für Pharmaunternehmen nicht unbedingt lukrativ, so Vogel.

3. Bakterien gegen Viren: Crispr Cas

Vielleicht lassen sie sich eines Tages mit ihren eigenen Waffen schlagen, lassen sich ihre Resistenzen gegen Antibiotika gentechnisch gezielt aus ihrem Erbgut herausschneiden: mit Crispr Cas. "In der Natur ist Crispr Cas ein System, mit dem sich Bakterien gegen Viren verteidigen", sagt Emmanuelle Charpentier, Direktorin am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin. "Dieses System wird von Wissenschaftlern benutzt, um jedes Gen in jedem Organismus zu manipulieren, wo es ethisch vertretbar ist. Es erlaubt gezielt Chirurgie an Genen."

Emmanuelle Charpentier, Direktorin am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin
Emmanuelle Charpentier, Direktorin am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin Bild © picture-alliance/dpa

Charpentier hatte sich eigentlich "nur" für das Immunsystem von Bakterien interessiert. Sie wollte wissen, wie Bakterien sich gegen fremdes Genmaterial wehren, das Viren in sie einschleusen. Dabei entdeckte sie, dass sich die Werkzeuge der Bakterien hervorragend zu einer präzisen Gen-Schere für Forscherinnen und Forscher entwickeln lassen - anwendbar, bei Viren und Bakterien, bei Pilzen und Pflanzen, bei Ziegen, Schweinen, Affen und auch Menschen. Im Fachjargon diese Technik "Genome Editing" – so als ob das Genom ein Text wäre, der sich nach Belieben redigieren ließe. Und so können eben auch neue Organismen entstehen – mit neuen Herausforderungen, sagt Dr. Margret Engelhard. Sie leitet beim Bundesamt für Naturschutz in Bonn das Fachgebiet "Bewertung gentechnisch veränderter Organismen". Die gentechnisch veränderten Organismen heißen im Fachjargon kurz GVOs.

Dazu gehören Mikroorganismen, deren genetische Bauanleitungen weitgehend "auf dem Reißbrett" konstruiert wurden – Stichwort synthetische Biologie. Und dazu gehören Organismen, die ihre Macher mit einem "Gene Drive" ausgestattet haben, Organismen, die so präpariert sind, dass sich ihre Genveränderungen rasch in der gesamten Population durchsetzen können, dass sie den "Wildtyp", also die nicht manipulierten Individuen, innerhalb von wenigen Generationen komplett verdrängen können. Ein Ziel von "Gene Drive"-Forschern ist zum Beispiel: Malaria ausrotten, indem man die Anopheles-Stechmücken mit Hilfe von Crispr Cas genetisch so verändert, dass sie keine Malaria-Erreger mehr übertragen können. Denn der Gene Drive sorgt dafür, dass sich die veränderten Gene in der gesamten Population durchsetzen - es sollte dann also z.B. so gut wie keine Stechmücken mehr geben, die Malaria übertragen können. Das wären enorme Eingriffe in die Biodiversität, Eingriffe in die Evolution – mit unbekannten Folgen.

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Funkkolleg „Biologie und Ethik“ ab 28. Oktober 2017

Die Fortschritte in der biologischen Grundlagenforschung sind atemberaubend: Mit der Gen-Schere Crispr Cas zum Beispiel lassen sich Pflanzen, Tiere und auch die menschliche Keimbahn gezielt verändern. Und während der Griff zum Gen fast schon zu einer Selbstverständlichkeit wird, schwindet gleichzeitig die genetische Vielfalt. Immer tiefer greifen wir in die Natur, die uns umgibt, und in unsere eigene menschliche Natur ein. Leben wird immer mehr zu einem Projekt. Damit stellen sich große ethische Fragen neu. Darum geht es im neuen Funkkolleg "Biologie und Ethik", das am 28. Oktober 2017 beginnt.

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4. Grenzziehungen

Wie kann ein sicherer und verantwortungsbewusster Umgang mit so einer Technik aussehen? "Die Technik ist sehr mächtig und je besser wir das menschliche Genom verstehen werden, wie es Informationen für verschiedene Eigenschaften kodiert, für Krankheiten, aber auch für anderes, desto mehr Druck wird es geben von verschiedenen Seiten, Genome Editing auf die Keimbahn anzuwenden", sagt Professor Jane Doudna, eine der Pionierinnen der Crispr-Cas-Technik. Mit der Genschere in die genetische Information von Ei- und Samenzellen eingreifen, genetische Veränderungen setzen, die von Generation zu Generation weitergegeben werden, hat das auch etwas von Hybris, von einer Grenzüberschreitung?

"Diese Technik ist noch gar nicht so weit, dass man sie auf die menschliche Keimbahn anwenden könnte", sagt  Emmanuelle Charpentier. "Ich persönlich möchte, dass Crispr Cas 9 für bestimmte Zwecke nicht verwendet wird, dazu gehört die Manipulation von menschlichen Keimbahnen."

Derzeit genügen auch die Hinweise auf geltende Gesetze. Doch neue Möglichkeiten werden mit Sicherheit neue Diskussionen provozieren. Lassen sich da Chancen und Risiken überhaupt gegeneinander abwägen? Einig sind sich die Fachleute vor allem in einem: Wir müssen miteinander reden.

"Es gibt sicherlich nirgendwo die absolute Sicherheit und wichtig ist, dass man in einem offenen und sachlichen Prozess die Risiken neuer Technologien abschätzt", sagt der Virologe Jörg Vogel. "Und mir wäre es wichtig, dass auch die Gesellschaft sich aktiv daran beteiligt, denn es betrifft uns ja zum Schluss doch alle."

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Abschlussveranstaltung Funkkolleg Sicherheit

hr-iNFO lädt ein zum Abschluss des Funkkollegs Sicherheit mit einer Experten-Diskussion zum Thema Cybercrime. Am 30. Mai 2017 um 19 Uhr. Der Eintritt zur Veranstaltung im Hessischen Rundfunk ist frei. [mehr]

Dabei wird auch die neue Podcast-Serie zum Thema vorgestellt.

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