Genom-Editierung mit CRISPR/Cas
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Formale Metadaten
| Titel |
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| Serientitel | ||
| Anzahl der Teile | 165 | |
| Autor | 0000-0001-5135-5758 (ORCID) | |
| Lizenz | CC-Namensnennung 4.0 International: Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt zu jedem legalen Zweck nutzen, verändern und in unveränderter oder veränderter Form vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen. | |
| Identifikatoren | 10.5446/39270 (DOI) | |
| Herausgeber | ||
| Erscheinungsjahr | ||
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Inhaltliche Metadaten
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35C3 Refreshing Memories60 / 165
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Vorlesung/Konferenz
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KATRIN <Programm>BildschirmfensterComputeranimationJSONUMLBesprechung/Interview
02:34
Anwendungsspezifischer ProzessorCodeStützpunkt <Mathematik>Anwendungsspezifischer ProzessorComputeranimation
03:32
Anwendungsspezifischer ProzessorStützpunkt <Mathematik>Vorlesung/KonferenzComputeranimation
04:16
Computeranimation
04:53
InformationCASComputeranimation
05:30
CASTCASStützpunkt <Mathematik>Computeranimation
06:16
World Wide WebEinfügungsdämpfungStützpunkt <Mathematik>Computeranimation
07:06
EinfügungsdämpfungInformationBitmap-GraphikComputeranimation
07:54
VirenscannerElektronische UnterschriftAnwendungsspezifischer ProzessorVirenscannerComputeranimation
08:30
VirenscannerElektronische UnterschriftTexteditorAnwendungsspezifischer ProzessorComputeranimation
09:09
VirenscannerCASTElektronische UnterschriftVorlesung/KonferenzComputeranimation
09:47
FehlertoleranzBioinformatikCASTStützpunkt <Mathematik>FehlertoleranzComputeranimation
10:31
CodePatch <Software>XMLComputeranimation
11:52
Computeranimation
12:33
ScreeningMaus <Datentechnik>Computeranimation
13:16
PotenzialfeldPotenzialfeldComputeranimation
14:37
PotenzialfeldComputeranimation
15:17
Computeranimation
15:51
Web SiteXMLComputeranimationVorlesung/Konferenz
16:29
InformationXMLComputeranimation
18:21
VerschlingungGibbs-VerteilungVorlesung/KonferenzComputeranimation
20:08
ThreadVerschlingungKATRIN <Programm>ComputeranimationXMLVorlesung/Konferenz
20:47
Quick-SortWissensbasisComputeranimation
21:37
InformationVorlesung/KonferenzComputeranimation
22:26
AlgorithmusBioinformatikPhysikalische GrößeSoftwareentwicklungHöheVorlesung/KonferenzComputeranimation
24:14
Quick-SortGroße VereinheitlichungVorlesung/KonferenzBesprechung/InterviewComputeranimation
24:59
Computeranimation
25:39
Computeranimation
26:30
SoundverarbeitungComputeranimation
27:04
Vorlesung/KonferenzComputeranimation
28:06
ComputeranimationVorlesung/KonferenzBesprechung/Interview
28:50
ComputeranimationVorlesung/Konferenz
29:30
CASSchnittstelleVorlesung/KonferenzComputeranimationXML
30:07
Constraint <Künstliche Intelligenz>XMLComputeranimation
31:15
Vorlesung/KonferenzComputeranimation
32:35
CASTXMLComputeranimationVorlesung/Konferenz
33:33
VariableVorlesung/KonferenzComputeranimation
34:26
Grundsätze ordnungsmäßiger DatenverarbeitungVorlesung/KonferenzComputeranimation
35:21
Vorlesung/KonferenzComputeranimation
35:55
KATRIN <Programm>Computeranimation
36:29
KATRIN <Programm>Vorlesung/Konferenz
37:10
Anwendungsspezifischer ProzessorVorlesung/Konferenz
38:17
GrößenordnungRichtungSupremum <Mathematik>InternetVorlesung/Konferenz
39:30
ComputervirusVorlesung/Konferenz
40:27
Hausdorff-RaumAnwendungsspezifischer ProzessorVorlesung/Konferenz
43:33
DreiVorlesung/KonferenzDiagramm
Transkript: Deutsch(automatisch erzeugt)
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Genforschung ist unser nächstes Thema und Genforschung ist ja seit dem Bekanntwerden der Forschung von einem chinesischen Forscher Yang Qihui, das war in den letzten Wochen in der Presse, so eine neue Dimension kann man schon sagen, vorgestoßen, das erste mal was passiert, was vorher ethisch so ein bisschen kritisch zu betrachten ist,
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was immer noch kritisch ist. Und diese Genschere, die da benutzt wurde, nennt sich CRISPR-Cas9 und es scheint scheinbar leicht mittlerweile mit solchen Sachen sich auseinanderzusetzen, sowas zu benutzen. Und wir werden heute vielleicht mal hören, was kann dieses CRISPR, was macht ein CRISPR und was für Auswirkungen hat das auf unsere Zukunft, die gefährlich ist
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sowas und was für Nutzen kann man daraus ziehen. Auf all diese Fragen geben die drei hier uns heute eine Antwort. Die drei, das ist Andre Lampe, das ist, jetzt muss ich schnell mal nachschauen, die Kalaimai und die Adorabelle und die drei werden uns jetzt erzählen,
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was man mit CRISPR alles machen kann und gibt ihnen nochmal einen richtig, richtig tollen Applaus und dann sind wir gespannt. Schönen guten Tag, das ist Katrin, das ist Anna,
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ich bin Andre und wir wollen über Genome-Editierung mit CRISPR-Cas sprechen. Eine neue Hoffnung oder Angriff der Klonkrieger. Wer sich jetzt fragt, was war das nochmal mit der Schere, die er erwähnt hat? Naja, es war häufig in der Presse zu lesen,
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wann ist eine Pflanze eine Gentechnik-Pflanze? Das Sein steht über dem Design. Die Geschichte mit den CRISPR-Babys, der letzte Tabubruch der Gentechnik gab es auch als Schlagzeile, aber auch Megatrend-Genschere, bis zu 290% mit CRISPR-Theoretics & Co. So geht es
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weiter von der Aktionär. Und der liebe Kollege Lars Fischer, hallo Lars, hat geschrieben, der Kampf um die Genschere fängt erst an und da kommt das Wort Patentanwalt drin vor. Aber was eigentlich CRISPR-Cas genau tut und wie es funktioniert,
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das wird uns jetzt Anna ganz genau erklären. Eine ganz, ganz mini kurze Einleitung zu DNA nochmal geben, um euch alle abzuholen. Die DNA, der Code, der in unseren Zellen steckt
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und den wir eben brauchen, den wir verändern können mit CRISPR. Und die DNA hat einen Mittler, die RNA, die haben ein Lese-Raster. Immer drei Basen bilden eine Aminosäure, das bedeutet, wenn ich den Lese-Rahmen ein bisschen ändere, dann verschieben sich
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Dinge und Dinge ändern sich. Drei Basen, eine Aminosäure, viele Aminosäuren ergeben ein Protein. Ein Protein ist dann wiederum das, was in unseren Zellen viele Dinge tun kann und für die meisten Sachen, die in der Zelle so passieren, auch verantwortlich ist, also viele Proteine. Und wir sehen auch hier an dieser Codon-Sonne heißt das Ding,
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dass vier Basen für 20 Aminosäuren codieren können und da gibt es einige Überschneidungen und manchmal kann die Änderung einer einzigen Base eben zu einem komplett neuen Aminosäure führen und damit eben auch zu einem komplett anderen Protein.
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Ja, was ist jetzt dieses CRISPR? CRISPR ist ein bakterielles Immunsystem, das wurde entdeckt und angewendet von Jennifer Doudna, Emmanuelle Charpentier und Fen Zang. Das sind die Patenthalter auf jeden Fall und die haben mit dem Haustier aller Biologen gespielt, das E. coli Bakterium, das bei uns im Darm wohnt und E. coli Bakterien können wie wir auch
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krank werden, die können von Fagen angegriffen werden, das sind quasi Viren für Bakterien, die dann ihre DNA einschleusen und das arme E. coli krank machen und die DNA im E. coli sorgt dann dafür, dass das E. coli ganz viele neue kleine Babyfagen produzieren muss und das
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nicht gut, denn daran stirbt es normalerweise und die Fagen können dann weiter andere E. coli infizieren. Was macht jetzt CRISPR dabei? Wenn jetzt eine Fage angreift und ihre DNA injiziert, dann kann das E. coli diese DNA zerstückeln und in der CRISPR-Region abspeichern
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und das führt dann dazu, wenn erneut eine Fage angreift, dass die DNA entdeckt wird von den gespeicherten Sequenzen und mit dem Casprotein, daher kommt das Cas aus CRISPR-Cas,
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dann zerstört wird und so ist das E. coli sicher vor dem Fagenangriff. Wichtig dabei ist, dass Cas9 an einer Sequenz schneidet, die NGG heißt, also zwei Basen müssen G sein,
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Guanin und eine Base kann irgendeine Base sein und die kommt quasi überall im Genom vor. Jetzt würde Cas dann aber quasi überall im Genom schneiden. Damit es das nicht tut, braucht es eine Guide RNA aus 20 Basen mit einer Erkennungssequenz, um eben spezifisch zu
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schneiden. Wie kann man das dann anwenden? Das hier ist jetzt eine Tierzelle und da haben wir die DNA mit einer Cas behandelt und es entsteht ein sogenannter DNA-Bruch, das heißt, die DNA geht kaputt und da machen wir uns jetzt die Reparaturmechanismen der Zelle zu
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Nutze. Das passiert nämlich häufiger mal in der Zelle, dass die DNA mal kaputt geht und dann dieser Bruch wird registriert und dann kann er entweder so mit so einer Kleber-Methode einfach wieder zusammengebappt werden, aber da gehen manchmal so ein paar Basen flöten oder es können einfach ein paar Basen wieder neu dazwischen geraten und das kommt dann zu
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sogenannten insertions and deletions, also INDALES, die zu einer Verschiebung des Leserasters führen und damit das Gen zerstören können. Die andere Methode ist, dass sich die DNA zur Reparatur eine Vorlage sucht und wir Biologen können diese Vorlage natürlich
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mittels einem kleinen Stück DNA auch einfach mitliefern, so designt, wie wir sie haben wollen und dann einfügen lassen durch diesen anderen Reparaturmechanismus. Ja, was machen wir jetzt damit im Labor, in der Grundlagenforschung? Wir können dafür sorgen,
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dass Zellen etwas produzieren, was sie vorher nicht produziert haben. Wir können dafür sorgen, dass sie etwas nicht mehr produzieren. Wir können dafür sorgen, dass sie etwas, was sie produzieren, ein bisschen anders bauen und wir können dafür sorgen, dass vielleicht auch strukturelle Elemente in der DNA verändert werden können und das alles durch ein Fügen von Sequenzen oder durch eine Verschiebung des Leserasters und das ist sehr wichtig für die
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Grundlagenforschung, weil das bedeutet eigentlich nur, dass wir einfach mal irgendwas verändern und dann gucken, was eigentlich passiert. Für diese grundlegenden Einführungen in das Thema, bevor wir jetzt zu konkreteren Anwendungsbeispielen kommen, möchte ich noch
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mal kurz ein paar Technikvergleiche ziehen, was sicherlich hier in dieser Community das Prinzip dahinter ein bisschen plastischer macht. Und zwar CRISPR-Cas als bakterielles Immunsystem ist wirklich gut vergleichbar mit Virenscanner. Cas9 ist das Protein der Virenscanner, der am Ende tatsächlich die neu reinkommende Viren-DNA zerstört und die
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Signaturen, die er dabei benutzt, sind quasi diese Guide-RNAs. Was auch öfter mal genannt wird, ist der Vergleich mit Suchen und Ersetzen im Texteditor oder in Word und Genskalpell und Genschere habt ihr ja auch vorhin in den Schlagzeilen gesehen. Und die
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dabei mitschwingende Konnotation, dass das sehr präzise wäre und ist, stimmt auch, aber wir sollten im Hinterkopf behalten, dass wir ja schon in einem biochemischen System hier sind und nicht in einem Binärsystem, wo es nur eins oder null gibt. Zum Beispiel können sich auch RNA- oder DNA-Moleküle, die nicht 100% zusammenpassen, trotzdem zusammenlagern
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und deswegen kann auch Cas9 und die anderen CRISPR-Associated Proteins schneiden an Stellen, auf die eigentlich nicht gezielt wurde. Das heißt, für die technikaffinen Leute hier ist vielleicht der Vergleich mit so einer nicht ganz hundertprozentig eindeutigen Regex interessant und das bedeutet, dass sogenannte off-target-Effekte auftreten
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und das sind im Prinzip Nebenwirkungen. Und genau daran hängt auch im restlichen Vortrag dann öfter mal die Diskussion über Restrisiko dieser Technik oder eben Nebenwirkungen beim Einsatz von CRISPR-Cas. Und damit zurück zu Anna. Ja, um diese off-target-Effekt eben
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ein bisschen zu verringern, hat man sich natürlich auch ein bisschen was ausgedacht. Wie gesagt hat Cas9 eine gewisse Fehlertoleranz, allerdings versucht man über Bioinformatik-Tools natürlich ja Sequenzen zu finden, die besonders eindeutig sind. Genauso kann man aber eine
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NIC-Case verwenden, die ein bisschen anders schneidet. Die braucht nämlich zwei Guide RNAs, um die Sequenz zu finden. Damit braucht man 40 Basen und hat dementsprechend wieder eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass da ein off-target-Effekt passiert. Es gibt unterschiedliche Cas-Proteine, die unterschiedlich gut schneiden und unterschiedlich spezifisch
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schneiden. Und dann gibt es noch Antikrispar-Proteine, die eben auch CRISPR wieder deaktivieren können. Das ist jetzt erst mal so was zu den Grundlagen. Also CRISPR wird die Grundlagenforschung erheblich erleichtern. Es ist einfach günstig, schnell und präzise.
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Jetzt kommen wir ein bisschen zu CRISPR in der Medizin. Und da ist natürlich die große Frage, ist denn eine Heilung von genetischen Krankheiten möglich? Also rein theoretisch könnte man sagen, ja, wenn die Krankheit nur auf einem Gen liegt und wenn häufig
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dieselbe Mutation dort ist, dann kann man immer wieder die gleiche Guide RNA anwenden. So Sachen wie Gen-Doping, wo man dann sagt, wir machen Leute größer, schneller und so weiter. Das liegt meistens auf sehr vielen Genen und ist deswegen sehr, sehr
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schwierig, Hand zu haben und dementsprechend würde man sagen, dass das eher unpraktikabel ist. Und die Frage ist auch immer, wie kriegen wir CRISPR-Cas denn in die Zelle rein? Die muss ja in die Zelle, die muss ja zur DNA und dort schneiden und umbauen. Und das Einfachste wird wahrscheinlich sein, Stammzellen aus dem Körper zu
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gewinnen, dann extern zu behandeln, wieder zurückzuführen. Man kann aber natürlich auch Viren verwenden. Aber das wird eine der größeren Hürden sein. Klinische Studien gibt es Bereich. Das sind so 20 erste Studien momentan auf clinicaltries.gov gemeldet unter dem Stichwort CRISPR. Ganz interessant darunter die Erschaffung
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von KT-Zellen gegen Krebs. Das sind Immunzellen, die aus Patienten gewonnen werden. Und das macht man heute schon bereits. Die verändert man derzeit etwas anders. Aber man könnte das eben jetzt mit CRISPR probieren und das könnte natürlich sehr viel
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günstiger und vielleicht sogar noch besser funktionieren. Andere Erkrankungen, die da jetzt kamen, waren Beta Thalassemia, eine Anämie-Erkrankung und das Herausschneiden von viralen Sequenzen von HPV, dem humanen Papillomavirus. Dann habt ihr vielleicht mitbekommen, gab es diese Pressemeldung, eine Erbkrankheit
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mittels Genkorrektur wurde anscheinend bereits geheilt. Wenn man dann aber weitergelesen hat, kam dann auch raus, dass es sich erstmal jetzt um ein Mausmodell gehandelt hat. Da hat man die Leberzellen behandelt. Diese Mäuse hatten Phenüketonurie. Da ist ein Gen betroffen. Das kann aber über 850 unterschiedliche Mutationen haben, die zu Krankheiten führen.
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Das bedeutet, man hat da jetzt erstmal eine Mutation geheilt. Es würden aber noch weitere bestehen. Nichtsdestotrotz ist das natürlich interessant, aber man sollte eben immer auch kommunizieren, in welchem Modell man sich das erstmal angeschaut hat. Dann kommen wir zu der ganz interessanten Thematik der Keimbahn. Das bedeutet die Anwendung von CRISPR im
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in jeder Zelle des daraus entstehenden Lebewesens zu finden sein wird. Auch wieder in den neuen Keimzellen. Es wird dann auf die nächste Generation und die folgenden Generationen
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auch weiter übertragen. Das Potential ist natürlich, dass dadurch Erbkrankheiten schon in allen Zellen direkt genetisch korrigiert werden und der Mensch dann gesund auf die Welt kommt. Die Erfolgsquote in Embryonen scheint sogar etwas höher
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zu sein als in normalen Zellen. Man hat jetzt in einer Publikation etwa 70% gefunden. Und dann stellt sich die Frage jetzt, bevor wir zur Ethik kommen, ist das eigentlich sinnvoll? Denn wir müssen uns überlegen, dass bei uns jedes Gen doppelt vorhanden ist. Wenn wir das weiter vererben, vererben wir zufällig eins und der andere Partner
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vererbt ein anderes. Das bedeutet, es können natürlich auch Embryonen entstehen, die gesund sind, wenn wir ein gesundes Gen haben. Und das wäre es vielleicht weniger kontrovers, Embryonen auszuselektieren. Denn nichts anderes macht man mit CRISPR ja auch.
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Wenn man sie dann editiert hat, muss man die, wo die Editierung nicht geklappt hat, ja auch wieder aussortieren. Aber man umgeht den Keimwahneingriff. Die ethischen Probleme sind eben, wie gesagt, diese Entsorgung von den Embryonen und bei CRISPR weiterhin die Off-Target-Effekte und dass es eben schwierig ist, von einem Embryo für so eine medizinische
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Behandlung eigentlich eine Einverständniserklärung zu bekommen. Dementsprechend hat man sich eigentlich fast weltweit zu einem Moratorium zur Keimbahntherapie entschlossen. Allerdings sind die noch unterschiedlich weltweit und die UNESCO versucht das gerade als globalen,
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Standard zu finden. Und dann war es mir auch nochmal ganz kurz wichtig, etwas zum Biohacking zu sagen. Da gibt es jetzt schon einige Leute, die da in CRISPR eine große Hoffnung setzen und da ist es einfach wichtig, das Schlimmste, also das Beste, was passieren kann, ist, dass erstmal gar nichts passiert mit dem CRISPR. Aber ihr könnt auch eine
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allergische Reaktion bekommen auf Inhaltsstoffe oder ihr könnt natürlich auch ja irgendwelchen anderen Mist machen. Dementsprechend würde ich da auf die Grundsätze von einer anderen Community verweisen. Seid immer sicher, seid vernünftig und macht es im Einverständnis.
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Daher die kurze Zusammenfassung in der Medizin. Für manche Erkrankungen ist es durchaus vorstellbar, CRISPR anzuwenden. Im Embryo ist es vielleicht gar nicht immer nötig und bei Biohackern wäre es natürlich wichtig, sich auch einer Ethik mal zu stellen. Und so jetzt gebe ich ab an den André zu den CRISPR-Babys.
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Genau, wir haben ja schon von Ethik gesprochen. MIT Technology Review hat ein Exklusiv. Chinesische Wissenschaftler haben die ersten CRISPR-Babys austragen lassen.
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WTF Did He Do? He, das ist Dr. Yang Kui He, den wir da rechts sehen. Der hat anscheinend die ersten CRISPR-Babys austragen lassen. LULU und NANA, das sind nicht die wirklichen Namen, das sind die Namen unter denen sie wissenschaftlich diskutiert werden. Und er
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hat dabei eine Genveränderung gemacht, nämlich im Gen CCR5. Das hat er deaktiviert. Das Gen CCR5 ist für den gleichnamigen Rezeptor CCR5 zuständig. Und dieser Rezeptor benutzt das HI-Virus, um eine Zelle zu infizieren. Die bindet zunächst an eine andere Geschichte,
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die an der Oberfläche von der Zelle ist, benutzt dann den CCR5, um tatsächlich ihre Information in die Zelle reinzubringen und damit eine Infektion auszulösen. Sein Vorgehen war amateurhaft. Das sage nicht ich, das sagen ganz, ganz viele Kollegen. Er hat bisher auch noch nichts veröffentlicht. Aber er war Ende November auf einer Konferenz,
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wo er einen Vortrag gehalten hat. Und da gibt es einen interessanten Twitter-Thread von einem Wissenschaftler, von einem anderen, wo andere Wissenschaftler mit eingestiegen sind. Die haben quasi jede Folie einzeln kommentiert und genau auseinander genommen, was ist jetzt an dem Vorgehen und an der Methode eher so ein bisschen fragwürdig.
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Und da sind sie zu diesem Schluss amateurhaft gekommen. Und es gab Probleme mit der Einverständniserklärung. Es ist wohl nicht ganz klar, ob die Eltern, also der Mann, war wohl HIV-positiv und sie haben sich für eine Studie angemeldet. Aber es ist
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so ein bisschen umstritten oder nicht ganz klar ersichtlich, ob denen bewusst war, dass sie sich für eine neue Methode anmelden, die zum ersten Mal überhaupt so ausprobiert wurde. Aber es gab da noch mehrere Probleme. Das ist alles so ein bisschen komisch und die Experimente sind im Geheimen abgelaufen. Aber er hat ganz offensichtlich eine PR-Kampagne
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geplant. Da würde ich jetzt erst mal pauschal sagen, das ist mindestens fischi. Da ist viel, viel mehr. Da gibt es eine tolle Zusammenfassung. Da werde ich auch gleich noch mal einen Link zeigen. Aber was ich am faszinierendsten an dieser ganzen Geschichte
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finde, ist, dass CCR5-Ausschalten nicht gleichbedeutend ist mit Immun gegen HIV. Was man macht, wenn man CCR5 ausschaltet, ist, nimmt dem HIV-Virus ein mögliches Einfallstor. Aber es gibt noch andere Möglichkeiten für den HIV-Virus, eine
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Zelle zu infizieren. Mehr noch, manches Abschalten von CCR5 führt dazu, dass man anfälliger ist für ganz andere Krankheiten. Und es gibt sogar zugelassene Medikamente, die quasi einfach nur durch einnehmen einer Pille CCR5 abschalten können. Also genau
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das tun können, was er mit CRISPR-Cas realisiert hat. Abgesehen davon gibt es auch eine andere Möglichkeit, dass man sich nicht um den HIV-Virus versorgen, dass Embryonen nicht HIV-positiv sind. Also im Prinzip war das mit Kanonen auf Spatzen schießen. Man fragt sich, warum? Weil es so viele andere Möglichkeiten gegeben
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hätte, das zu tun. Wer dafür mehr erfahren möchte, es gibt einen großartigen Artikel von Ed Young in The Atlantic. Der hat das auseinandergenommen, alles, was komisch daran ist, mit sehr, sehr vielen Link. Und der Twitter-Thread habe ich hier auch in den Slides, die wir alle zur Verfügung stellen. Also noch mal kurz zusammengefasst,
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anscheinend erste CRISPR-Babys ausgetragen. Die Zielsetzung ist vollkommen seltsam und das Vorgehen mindestens bemerkenswert. Katrin.
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Das total entspannte Thema von Gentechnik in der Nahrungsmittelindustrie, beziehungsweise in der wunderschönen Landwirtschaft. Die Hoffnung, die hier besteht, ist, dass CRISPR krass uns helfen kann, schneller, billiger und vor allem auch dezentraler, weil die Methode ebenso einfach ist, Sorten zu
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erstellen, die auf irgendeine Art und Weise irgendwie idealer sind für uns. Und wie das genau funktioniert, oder die Wertschöpfungskette quasi, gucken wir uns jetzt mal an. Der Dreh- und Angelpunkt dieser Hoffnung ist, dass wir immer besser verstehen und eine immer größere Wissensbasis aufbauen, darüber, welche Mutationen oder genetischen Variationen konkret dafür
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verantwortlich sind, dass bestimmte Eigenschaften in einem Nutztier oder in einer Nutzpflanze auftreten. Und ja, das ist, wie vorhin auch gesagt, nicht immer eine monogenetische 1 zu 1 Beziehung, aber es ist halt auch nicht immer eine total überkomplexe, verwurschlte Beziehung. Woher kommt
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dieser Wissensschatz? Auf der einen Seite natürlich dadurch, dass wir in der Grundlagenforschung immer besser erforschen können und immer mehr darüber lernen, wie die Stoffwechselwege funktionieren, also grob gesagt, welches Enzym macht denn genau welche Reaktion, baut was im Körper auf oder baut was von der Zelle ab. Und ich glaube, es gibt auch
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einen Talk hier auf dem Kongress, entweder morgen oder war heute schon, der heißt Information Biology. Vom Abstract her würde ich sehr empfehlen, dass man sich den auch anguckt. Da wird bestimmt auf dieser Schiene noch ein bisschen mehr erklärt werden. Die zweite Schiene dieses Wissens ist natürlich die Genomsequenzierung. Die folgt so teilweise dem murschen Gesetz, auch wie aus der Prozessortechnik,
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mit dem Unterschied, dass es noch schneller, noch viel billiger wird. Das heißt, wir haben auf der einen Seite zwar immer mehr Daten und durch die müssen wir uns natürlich auch Big Data mäßig durchwühlen. Andererseits können wir auch darauf vertrauen, dass durch Fortschritte in der Bioinformatik, der Algorithmik und natürlich auch einfach in der hohen Computing Power, die zur Verfügung
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steht, immer mehr von diesem Erkenntnisprozess, welche Mutationen eben genau vorliegen, automatisiert werden können. So und das führt zu der interessanten Situation finde ich, dass wir uns diese Mutationen und diese Verbindung zu welchen Eigenschaften die auslösen, vorstellen können, wie so ein Süßigkeitenregal. Und
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Chris Bakass hilft uns jetzt dabei, aus diesem großzügigen Angebot auszuwählen, was wir denn genau verbessern möchten. Also wir haben ja schon seit 10, 15, 20.000 Jahren die Landwirtschaft und die klassische Züchtung mit selectieren, kreuzen, selectieren, rückkreuzen und so weiter und so fort. Und das hat schon
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jahrtausend lang funktioniert, ohne dass wir überhaupt wissen, was Gene und Mutationen waren damals. Und das hat dazu geführt, so grob gesagt, dass wir in den Zuchtsorten vor allem solche Mutationen angesammelt haben, die eben für uns nützlich sind. Ich sag mal so Ertragssteigerungen, größere Früchte, solche Dinge. In den Wildsorten dagegen finden
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wir oft noch Mutationen, die zum Beispiel für die Anpassung an die Umwelt gut sind, also Schädlingsresistenz, Dürreresistenz, aber auch zum Beispiel Aromavielfalt. Das kennt ihr wahrscheinlich von den ganz besonders großen Tomaten. Schmeckt nicht mehr so richtig lecker, jedenfalls nicht mehr so wie eine Kirschtomate zum Beispiel. Und
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diese Situation versetzt uns in die Lage, dass wir über diese Probleme im Prinzip nachdenken können, wie in der Softwareentwicklung über Patchen, also Mutationen sind Git-Commits und wir können sie mergen, rebasen, cherrypicken und dadurch eben so eine idealen Sorten
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quasi erstellen. Hinterfragt werden darf natürlich immer, was genau ideal bedeutet für verschiedene Akteure in diesem Spiel natürlich unterschiedliche Dinge. Also für uns so ist lecker und gesund wahrscheinlich ein bisschen interessanter als für den Produzenten, schnelle Wachstumsgeschwindigkeit, gute Lagerfähigkeit.
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Gesamtgesellschaftlich sollten wir aber natürlich auch bedenken, dass infolge des Klimawandels wir wahrscheinlich auch größere Teile unserer Nahrungsproduktion resilient machen müssen gegen stärkere Klimaeinflüsse, gegen vielleicht überraschende neue Schädlinge und so weiter. Ein konkretes Beispiel für eine solche
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ideale Sorte wurde kürzlich publiziert hier am Beispiel der Wild- und der Kirschtomate, also die allgemeine, die gemeine Wildtomate, seht ihr ungefähr, ist so Erbsen groß und mit wenigen Edits, ich glaube, es waren vier in diesem konkreten Beispiel, also intentionell eingebrachten Mutationen, kam diese
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Forschergruppe da hier schon in eine Richtung, die doch schon der Kirschtomate, die wir so aus dem Laden kennen, auch etwas ähnlicher sieht. Das lässt sich auch quantifizieren, also das Fruchtgewicht hier verdoppelt verdreifacht ungefähr, wie gesagt mit wenigen Mutationen und auch die Tatsache, dass die Pflanze überhaupt mal ein paar mehr Früchte
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ansetzt, lässt sich auch einrichten. Manchmal wird das biologisch auch wirtschaftspolitisch relevant. Ihr kennt vielleicht dieses Hybrid-Saatgut-Modell, Geschäftsmodell, das ist eigentlich so eine Abo-Falle so ein bisschen. Also man kann das Saatgut kaufen und man kriegt einen doch garantiert relativ hohen Ertrag,
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sehr guten Ertrag. Das Problem allerdings ist dabei, dass die Pflanzen, die dann hoch wachsen, natürlich irgendwo auf dem Feld stehen und dabei werden sie bestäubt, beim Beispiel Reis hier durch den Wind und genau bei dieser Bestäubung geht dieser Hybrid-Effekt verloren und man braucht sich gar nicht mehr die Mühe, dann machen diese sehr gute Ernte teilweise einzubehalten,
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um sie in der nächsten Saison wieder auszusehen, denn dann ist die nächste Ernte eher so mittel. Und auch hier wurde kürzlich gezeigt und wieder nur mit sehr wenigen Mutationen, dass man den Reis so beschubsen kann, dass er nicht mehr auf eine Bestäubung wartet, sondern die Reiskörner einfach durch Klonen selber erstellt und dadurch bleibt der
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Hybrid-Effekt vorhanden in der ersten Ernte. Man kann Teile davon wieder aussehen und man hat diesen Effekt über mehrere Generationen hinweg. Und so dass wir so ein bisschen fragen können, ist nicht diese Abo-Falle dann vielleicht so langsam Geschichte. Bei diesen ganzen interessanten Möglichkeiten sollten wir natürlich auch
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die Rechtslage beachten. Da gab es ja auch ein paar aktuelle Urteile dazu. Aber zunächst mal sollten wir nochmal ein paar Jahrzehnte zurückgehen, nämlich zunächst mal zu der klassischen Gentechnik. Dabei wird ja ein Gen transferiert in eine andere Spezies und das ist ein Vorgang, der zumindest in Europa streng reguliert ist. Es gibt
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aber jetzt noch viel ältere Verfahren, die sich alle so unter Mutagenese-Züchtung zusammenfassen lassen. Und zum Beispiel stellt man einfach eine radioaktive Quelle mal in die Mitte von einem Garten, lässt dann da die Pflanzen wachsen und guckt dann mal so im Laufe der Zeit, welche interessanten Eigenschaften sich entwickeln. Und
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wenn man da was Interessantes findet, dann züchtet man quasi klassisch weiter. Wissenschaftlich gesehen gehört jetzt die Genomeditierung eigentlich ganz klar zu den Mutagenese-Verfahren und sie ist sogar gezielt im Gegensatz zu dieser Schrotflinten- artigen ungezielten älteren Methode.
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Der EU-Gerichtshof hat aber festgestellt oder klargestellt und geurteilt im Juli glaube ich 2018, dass nur die althergebrachten Mutagenese-Verfahren weiterhin ausgenommen bleiben von der Gentechnikregulierung und dass die Genomeditierung als neuartiges Mutagenese-Verfahren aber eben zusammengefasst wird mit der
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klassischen Gentechnik. Mit der Begründung, dass, naja, ein neues Verfahren, wo wir eben noch nicht so ganz die Nebenwirkungen, also oft Target-Effects zum Beispiel, kennen, wo wir aber schon sicher sind, dass es schneller, billiger, von mehr verschiedenen Laboratorien durchgeführt werden kann. Genau deswegen haben wir das
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Vorsorgeprinzip und genau deswegen benutzen wir hier die etwas strenge Regulierung, die wir auch schon haben. Sodass wir zusammenfassen können hier vielleicht so ein bisschen resigniert, dass im Labor funktionieren viele dieser Ansätze. Wir können also sowohl die Zucht als auch die Wildsorten upgraden quasi. Gerade in
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der EU stellt sich aber jetzt in den nächsten Jahren die Frage, wie sich diese Gesetzgebung weiterentwickelt vielleicht und angepasst wird an den aktuellen Wissenschaftsstand und wie eventuell die Ideale, die ich vorhin kurz dargestellt hatte, sowohl für Konsumenten als auch für Produzenten dann umgesetzt werden. Also ja, die großen Firmen, das
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lernen wir aus der Vergangenheit, haben natürlich Rechtsabteilung, die sich mit solchen Regularien auseinandersetzen können. Und damit gebe ich zurück zu Andre zu der Zusammenfassung. Genau, Zusammenfassung. Wie funktionierte CRISPR-Cas jetzt also? Es ist günstig, schnell, präzise so wie Rogue One. Wir
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markieren mit CAS eine Schnittstelle und wenn wir dann die Reparaturvorlage mitliefern, dann sind wir quasi schon fertig mit der Methode. Wir haben gesehen, dass es die Grundlagenforschung wirklich erleichtert. Das heißt, wir können viel mehr Wissen ansammeln, wie die
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Biologie an sich funktioniert, wie Krankheiten entstehen und sehr, sehr viel Grundlagenforschung machen. Man kann manche Krankheiten heilen, manche mit Einschränkungen. Eingriff in die Keimbahn ist unter weil es andere Methoden gibt, aber
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da stellen sich noch ethische Probleme, da werden wir auch gleich zu kommen. CRISPR-Babies. Ja, ich habe das mal mit Jaja Binks illustriert, weil es ist Realität und man weiß nicht genau, warum. Dankeschön. Wir können, wir können
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sehr gerichtet züchten und das könnten sehr, sehr viele tun, weil wir uns in dieser Muttergenese, also in derselben Pflanze aufhalten, also nur dort an den Mutationen was machen. Das Problem ist, in der Landwirtschaft, damit, ist die
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Rechtslage interessant. Tatsächlich ist sie ähnlich wie beim Leistungsschutzrecht oder bei den Copyright-Filtern. Die Kleinen trifft es auf jeden Fall und größere Firmen, ich will jetzt keinen Namen nennen, die werden sich um sowas mit einer gut ausgestatteten Rechtsabteilung
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wahrscheinlich nur einmal lächelnd am Popo kratzen. Was kann CRISPR-Cas? Was kann es nicht? Erstmal Forschung beschleunigen, wir können besser und effizienter mehr Wissen anhäufen, sowohl in der Grundlagenforschung über die grundsätzliche Funktion der
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Biologie bis hin zu Krankheiten und wie es dazu kommt, aber auch in der angewandten Forschung, dass wir schauen können, was funktioniert unter bestimmten Bedingungen besser, was funktioniert an der bestimmten Bedingungen schlechter, da geht es einfach mit CRISPR-Cas sehr, sehr viel schneller. Erste klinische Studien zur Therapie ansetzen gibt es bereits, 20 Stück haben wir eben gehört. In Nahrungspflanzen
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funktioniert das im Labor sehr, sehr gut. Anscheinend wurden erste Embryos editiert, das ist jetzt noch nicht wertend. Was kann es nicht? Es kann nichts heilen, was nicht genetisch ist. Wenn die Ursache nicht irgendwo im Genom versteckt ist, dann ist CRISPR-Cas naja,
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halt nur CRISPR-Cas. Nicht alle genetischen Krankheiten können damit geheilt werden und es kann nichts verbessert werden, wie Größe, Intelligenz, Gene-Doping haben wir gehört. CRISPR-Cas ist ein Werkzeug, ein mächtiges Werkzeug, aber ein Werkzeug und
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es kommt darauf an, wie wir es benutzen und dementsprechend kommen wir jetzt zu dem, welche Fragen wirft Genom-Editierung auf? Welcher Ethik folgen wir? Durch die CRISPR-Cas-Diskussion wurden wir, glaube ich, eingeholt von einigen
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ethischen Fragen, die wir aufgeschoben hatten, wo wir keine Lust hatten, uns vielleicht damit zu beschäftigen. Die werden jetzt drückender, weil CRISPR-Cas so schnell, präzise, billig und sowas ist. Das fängt bei der Diskussion, die wir bei Anna hatten mit den Embryos an, aber das geht über alle Bereiche, die wir hatten, weiter. Diese
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Diskussion hätte eigentlich, also an vielen Stellen schon längst, hätte die geführt werden sollen. Angst vorm Unbekannten? Ja, also ich meine, aus der Reaktion, als es um Landwirtschaft ging, hat man das gemerkt, grüne Gentechnik, da ist man jetzt nicht sofort ein totaler großer Fan, wenn man
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mal eine Straßenumfrage macht und so hatte ich das Gefühl bei euch auch. Ich will niemandem unterstellen, dass das aus Unkenntnis ist, aber wir haben hier gerade eine Methode, die so viel möglich macht, dass die Wissenschaftskommunikation, also die Wissenschaft viel mehr erklären muss, damit es nicht zu einer Angst vorm Unbekannten kommt. Aber ich glaube, na ja,
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sagen wir mal, wir müssen am Unbekannten arbeiten, dass es bekannter wird. Akzeptanz durch Passivität. Vielleicht geht auch das eine oder andere an uns vorbei und wird dann einfach so gemacht, wir kriegen das gar nicht mit. Das ist eine offene Frage. Wird das eventuell passieren, weil es, weil CRISPR-Cas in so vielen Bereichen eingesetzt werden
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kann. Wer sollte so was entscheiden? Und da spreche ich jetzt ganz persönlich. Ich bin Wissenschaftler. Um Gottes Willen, lasst das nicht bloß Wissenschaftler entscheiden. Das war es jetzt wohl mit der Akademie der Wissenschaft, ne? Winke, Winke. Aber so ist das halt. Auf keinen Fall sollte, das sollten die
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Gesellschaft entscheiden. Ein Mix aus verschiedenen Personengruppen, würde ich jetzt mal sagen. Ja, aber schwierig. Reaktionsgeschwindigkeit von Gesetzgebung auf Wissenschaft. Na, da haben wir jetzt mit dem EGH-Urteil auf jeden Fall das Vorsorgeprinzip wurde da gezogen. Auch eine interessante Geschichte. Aber wirkt sich das nicht,
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also das funktioniert eventuell nicht so gut auf Patente und Monopole durch große Konzerne. Das ist etwas, mit dem man sich auseinandersetzen sollte. Ja, liebe Politik. Atomic Gardening ist okay, also radioaktive Quelle ins Feld und dann mal gucken, was passiert und ein bisschen weiter kreuzen, aber gezielte Muttergenese nicht. Das möchte ich als
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Frage mal diskutiert wissen, dass man das so nebeneinander stellt. Ich kann sehen, wo da das ethische Problem ist. Rein auf der technischen Seite, aber wie wollen wir miteinander argumentieren? Ich möchte darüber reden. CRISPR hat Demokratisierungs- und Dezentralisierungspotenzial. Wie kann man das nutzen? Warum leisten wir uns Locked Up Science? Heute
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Morgen großartiger Talk, Locked Up Science kann ich nur empfehlen. Warum leisten wir uns Wissenschaft, die hinter einer Payball liegt und nicht der Allgemeinheit zur Verfügung stellt, wenn wir solche Themen vor der Brust haben? Und können wir das als Gesellschaft überhaupt noch diskutieren? Wir haben lange hin und her überlegt, ob wir ganz, ganz viele Antworten
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ans Ende stellen, aber wir würden auch gerne viel mehr Antworten geben, aber wir haben auch all diese Fragen. Einige davon beschäftigen sich mit der Wissenschaft, einige gehen uns alle etwas an. Und ja, wir können leider nicht viele Antworten geben, außer euch zu erklären, wie in verschiedenen Bereichen CRISPR-Cas funktioniert und ich hoffe, das haben wir einigermaßen getan.
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Herzlichen Dank für Suhorn. CRISPR-Cas ist ein Werkzeug, was wir damit tun. Darüber müssen wir reden. Das war Anna, Katrin, mein Name ist André. Herzlichen Dank für Suhorn. Ja,
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herzlichen Dank, André, Katrin und Anna. Wir haben noch ein paar Minütchen für Q&A, für eure Fragen an den Mikrofonen. Kommt schnell zu den Mikrofonen, wir haben
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wenig Zeit. Aber ein, zwei Fragen kriegen wir noch hin. Ja, Mikrofon drei. Ich habe noch nicht verstanden, warum mit CRISPR-Cas, jetzt sagen wir mal, eine Verbesserung des Menschen nicht möglich sein soll. Also wenn ich mir jetzt zum Beispiel vorstelle, ich packe in ein Embryo ein zusätzliches Gen für
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einen Wachstumsformul, dann könnte der ja wohl größer werden. Ja, das kann man natürlich machen. Das Problem ist halt, dass du dann natürlich auch schauen musst, wie geht es dem Menschen dabei. Und du hast jetzt beim Menschen relativ lange Generationen Folge. Und wenn wir das mal ohne die ganze Ethik diskutieren,
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ja, dann schmeißt du ein Gen rein. Du weißt nicht genau, was passiert, wenn du dieses Gen doppelt drin hast. Ja, außer das vielleicht ein bisschen stärker wirkt. Und dann musst du halt gucken, okay, was passiert jetzt mit dem Typen? Okay, der ist jetzt drei Zentimeter größer geworden oder 20, hat dafür aber sonstige andere Probleme, weil nicht jeder jedes Protein macht nur das eine,
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ja, sondern die sind immer mit anderen Proteinen wieder verkettet und anderen Hormonen und machen andere Sachen. Und dementsprechend kannst du nicht einfach irgendwas doppelt reinhauen und dann passiert auch das doppelte. So funktioniert Biochemie leider nicht. Okay, Mikrofon Nr. 4 war dran.
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Will ich auch nicht. Oh, also 50, 60 ganz
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sicher nicht, eher so vielleicht fünf, so ein Team halt. Dollarbeträge habe ich jetzt auch nicht im Kopf, aber es ist so zum Beispiel in der Richtung. Du kannst die Guide RNA im Internet bestellen und du kriegst sie nach einer Woche geliefert. So ich würde mal sagen, das ist wieder
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zwei, drei Euro. Also die die Sequenz jedenfalls auf jeden Fall in dem Rahmen, was ich sage mal eine Uniarbeitsgruppe mit einem Prof und wie fünf Doktoranden oder so machen kann oder wie in dem Fall in China ein Arzt mit wahrscheinlich in der Handvoll Krankenschwestern, Krankenpflegern und noch ein, zwei anderen Ärzten, die dann mal
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ein Jahr lang die Klappe halten können. So und vorher waren es vielleicht eher 50, 60 Leute, aber es ist schon eine Größenordnung billiger. Super. Mikrofon Nummer eins noch. Wie kann ich eigentlich bei einen Organismus kontrollieren, dass es nur größt, großteils in ein Zelltyp stattfindet oder nur in ein Organ. Gibt es da Möglichkeiten, das einzuschränken? Also zum
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Beispiel kannst du Viren nehmen, die nur bestimmte Zellen befallen. Also bei dem Fenüketonori-Paper hat man Adenoviren, glaube ich, genommen, um eben die Leber gezielt anzugreifen. Wie gezielt das jetzt im Endeffekt war, kann ich nicht genau sagen. Aber
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du kannst eben zum Beispiel eben das Virus nehmen oder du filterst eben die bestimmten Zellen heraus. Das kann man mit Blutzellen gut machen und die dann eben behandeln. Ja, also vielleicht um das nochmal einzuschränken. Also da wurde jetzt, der wurde jetzt nicht krank gemacht. Also in dem Virus saß CRISPR-Cas ist rein und
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hat dann das gemacht und man wusste, dass der Virus das nur die Leber targetet. Super, Mikrofon Nummer zwei nehmen wir noch. Ja, danke für den coolen Talk. Ich wollte auch mich auch noch mal einem Vorredner anschließen. Also ich habe auch gesehen, dass es so Do-It-Yourself-Kits zu bestellen gibt mittlerweile, experimentiert zu Hause. Deswegen wollte ich fragen, was kann man damit realistisch machen? Kann
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ich jetzt Bakterien upgraden und die in die Umwelt entlassen und ist zu befürchten, dass sowas zu einem Problem wird, weil es wird ja nur einfacher und billiger in Zukunft. Also ich glaube, das sind diese, einer von diesen beiden Bio-Hackern ist das, der das anbietet und das ist von der FDA nicht zugelassen, dieses Paket. Das war nicht
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die Frage, hat jemand korrekt dabei. Also rein theoretisch ist, also ich weiß nicht, was in diesen Kits jetzt drin ist, aber wenn ich in mein altes Labor gehe und mir meine alten CRISPR-Sachen hole, dann kann ich da quasi ein Protein ausknocken, an dem ich gearbeitet habe. Das könnte ich
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halt schon versuchen, aber ich muss dann halt auch, ich kann jetzt per se mit meinen Sachen nicht in Bakterien gehen, weil die dieses Gen nicht haben, aber ich könnte das theoretisch zu Hause glaube ich machen. Um das vielleicht nochmal ein bisschen präziser zu machen. Also es kommt jetzt drauf an, wenn wir jetzt
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Superhelden-Bösewicht denken, Super-Schurke, Insel-Vulkan und so weiter und so fort und ich überlege mir jetzt, ich möchte ein Todes-Bakterium züchten. Das ist jetzt nicht so einfach. Also man kann jetzt nicht, sagen wir mal, wenn man nur die Idee hat und ich schneide jetzt an drei einfachen Sachen raus. Es kann halt einfach auch sein, dass dieses Bakterium dann in
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der Umwelt einfach drauf geht. Das ist jetzt so. Das ist tatsächlich nicht so einfach, dass man da jetzt sagt. Da war die Frage jetzt nicht ganz klar, ganz kurz nochmal. Ja, aber ich kann ja Glück haben. Also ich kann ja irgendwelchen Unsinn
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jetzt zu Hause machen, völlig unqualifiziert und in solche Sachen in die Umwelt nicht in der Umwelt reingehalten. Ist das realistisch oder ist das sehr unwahrscheinlich? Es ist sehr unwahrscheinlich, weil Glück die Wahrscheinlichkeit ist, dass du mit zufälligen Sachen da irgendwie was macht, 1 zu einer Billion. Dem Größeordnung.
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Dass die Doppel schneidet? Dass du mit Glück ein Super-Bakterium, aber ich würde mal gefühlt in dem Bereich müsstest du Glück haben. Also du müsstest dich auch schon auskennen, welche Gene fügst du ein, damit dieses Bakterium zu einem Super-Bakterium wird. Damit musst du dich eigentlich erst mal mit Bakterienforschung beschäftigen.
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Wenn du das machen willst, das wird so ein paar Jahre dauern, das kann man natürlich tun. Und dann ist halt das Problem, dass besonders virulente Bakterien meistens sehr schnell töten und dementsprechend sich nicht weit verbreiten. Das ist dann vielleicht relativ lokal eingedämmt mit einem Super-Bakterium. Also die Natur schützt uns ein bisschen,
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aber per Zufall was zu erzeugen ist immer sehr schwierig. Das würde ja auch generell die Natur für uns zufällig machen. Mit diesem schönen Schlusssatz nochmal herzlichen Dank an Kathrin, Anna und André und nochmal ein Riesenapplaus für die drei.