Dolly und die Klon-Tiere

Vor 25 Jahren kam das Schaf Dolly auf die Welt, das erste geklonte Tier. Die Erwartungen waren groß, die Befürchtungen auch. Doch bis heute ist das Klonen von Tieren aufwändig und teuer. Inzwischen sind zwar zwanzig verschiedene Säugetierarten geklont worden, doch das lohnt sich nur bei einzelnen, besonders wertvollen oder begehrten Tieren.

Klone sind genetisch identische Organismen, die durch ungeschlechtliche Vermehrung entstanden sind. In der Natur gibt es dafür viele Beispiele: Einzeller wie Bakterien und Hefen vermehren sich durch Zweiteilung. Schwämme pflanzen sich durch das Abschnüren von Organismusteilen, auch Knospung genannt, fort. Viele Pflanzenarten wie etwa die Erdbeere oder Kartoffel vermehren sich durch Seitensprosse und klonen sich dadurch selbst.

Bei Tieren werden Klone seit langem mit Hilfe von embryonalen Stammzellen erzeugt. Diese Zellen haben noch die ursprüngliche Entwicklungsfähigkeit (Totipotenz): Sie sind noch nicht ausdifferenziert und können sich zu den verschiedenen spezialisierten Zelltypen verwandeln, da in ihnen noch alle Gene aktiv sind. Eine befruchtete Eizelle wird nach den ersten Teilungsschritten in mehrere identische Zellen aufgeteilt, die sich jeweils zu einem vollständigen Organismus entwickeln können, und in Muttertiere eingepflanzt. Auf diese Weise erzeugt man künstlich eine Mehrlingsgeburt. Die Nachkommen sind untereinander, jedoch nicht mit den Eltern identisch.

Klon-Schaf Dolly: Eine Sensation

Als vor 25 Jahren, am 5, Juli 1996 das Klon-Schaf Dolly geboren wurde, war Aufsehen groß. Viele fürchteten einen Dammbruch hin zum Klonen von Menschen. Dolly war das erste Säugetier, das nicht aus einer embryonalen Stammzelle, sondern aus einer bereits differenzierten, erwachsenen (somatischen) Zelle geklont wurde - eine wissenschaftliche Sensation. Denn normalerweise hat eine adulte Zelle nicht die Fähigkeit, sich durch Teilung und Vermehrung in die unterschiedlichen Gewebe zu entwickeln.

Die Forscher des Roslin-Instituts in Schottland gelang es, eine Euterzelle eines erwachsenen Schafs so zu stimulieren, dass sie ihre ursprüngliche, totipotente Entwicklungsfähigkeit wieder hergestellt wurde. Sie vermehrten die Euterzelle auf einem Nährmedium. Eine dieser Zellen setzten sie in eine neue Nährlösung, die gerade genug Nährstoffe enthielt, um die Zelle am Leben zu halten. Die „hungernde“ Körperzelle schaltete daraufhin alle noch aktiven Gene ab und trat in ein Ruhestadium ein.

Parallel dazu entnahm man einem anderen Schaf eine Eizelle und entfernte deren Kern, also die Erbinformation. Auch die Eizelle befand sich zu diesem Zeitpunkt in einem inaktiven Zustand. Dann wurden Ei- und Körperzelle zusammengebracht, und ein elektrischer Impuls löste die Verschmelzung der Zellen aus. Anschließend begann die neu entstandene Zelle sich zu teilen und zu einem Embryo zu entwickeln. Dieses Verfahren wird somatischer Kerntransfer oder auch nach dem beteiligten Institut „Roslin-Technik“ genannt.

Der geklonte Embryo wurde nach wenigen Tagen im Reagenzglas in die Gebärmutter eines dritten Schafs, der Leihmutter, eingepflanzt und normal ausgetragen. Es brauchte fast dreihundert Anläufe und über zehn Jahre, bis die Wissenschaftler ein lebensfähiges Tier geschaffen hatten. Dolly ist mit dem Schaf, das die Körperzelle gespendet hat, genetisch identisch – also ein Zwilling.

Klonen: Viel zu teuer und ineffektiv für gewöhnliche Tiere

Auch wenn Ian Wilmut, der „Schöpfer“ Dollys, und das Roslin-Institut ihren Durchbruch feierten, blieben noch viele Fragen offen. Bald stellte sich heraus, dass das Erbgut der noch jungen Dolly dem alter Tiere glich. Und tatsächlich hatte das Schaf eine verkürzte Lebensdauer: Im Februar 2003 wurde Dolly im Alter von sechs Jahren eingeschläfert, da sie an einem durch Viren ausgelösten Lungentumor und an Arthritis litt. Schafe können sonst bis zu zwanzig Jahre alt werden. Nun ist das ausgestopfte Klon-Schaf im schottischen Royal Museum in Edinburgh ausgestellt.

Nach Dolly folgte eine Vielzahl von Klonversuchen mit der Roslin-Technik, bis heute wurden mehr als zwanzig verschiedenen Säugetierarten erfolgreich geklont. Vor allen in den ersten Jahren gab es häufig Fehlschläge. Der „Verbrauch“ an Embryos und Zellen war hoch, die geklonten Tiere oft krank und anfällig. Inzwischen scheinen diese Schwierigkeiten überwunden, doch das Klonen von Tieren bleibt aufwändig, ineffektiv und teuer. Es lohnt sich nur bei einzelnen besonders wertvollen oder begehrten Tieren.

• 2001 erblickte die erste geklonte Katze das Licht der Welt, ein paar Jahre später folgte der erste geklonte Hund. Inzwischen bieten Unternehmen in USA, Südkorea und China gut betuchten Kunden an, ihre geliebten Haustiere zu klonen und so als Kopien „unsterblich“ werden zu lassen. 100.000 Dollar soll es kosten.
• Sooam Biotech, eine koreanische Firma, klont talentierte Drogenspürhunde, die etwa an Flughäfen eingesetzt werden, um Drogen zu erschnüffeln. Die geklonten Hunden müssen vor ihrem ersten Einsatz nicht mehr so lang und aufwändig trainiert werden.
• Vom Aussterben bedrohte Tierarten könnten durch Klonen für die Nachwelt erhalten werden. So ist es in USA geglückt, einen Schwarzfußiltis aus der Zelle eines bereits verstorbenen Wildtieres zu klonen. Dadurch wird die noch verbliebende kleine Population, in der alle Tiere miteinander verwandt sind, genetisch aufgefrischt.

Außerhalb Europas, vor allem in den USA und China, hat das Klonen in der Rinderzucht inzwischen auch eine kommerzielle Bedeutung.

So bringt die US-Firma Trans Ova Genetics jährlich rund 100 geklonte Kälber zur Welt, identische Kopien erfolgreicher Top-Zuchtbullen. Man kann davon ausgehen, dass der Nachwuchs dieser Klone über die ganze Welt verteilt ist. Ein Rückverfolgen der Herkunft dieser Tiere ist nahezu unmöglich. Das Unternehmen bietet auch das Klonen von Schweinen, Ziegen, Schafen und Pferden an. In der chinesischen Hafenstadt Tianjin soll Berichten zufolge eine Anlage gebaut werden, um dort massenhaft Rinder-Klone für den chinesischen Fleischmarkt zu produzieren.

Im Januar 2008 bewertete die US-Lebensmittelbehörde FDA (Food and Drug Administration) Produkte von geklonten Kühen, Schweinen und Ziegen als sicher für die menschliche und tierische Ernährung und ließ sie für den Verkauf zu. Fleisch und Milch von geklonten Tiere und deren Nachkommen seien genauso sicher und ungefährlich für die Ernährung wie traditionell gezüchtete Tiere.

In Europa sieht man das anders. Hier soll - vor allem aus ethischen Gründen - der Verkauf geklonter Nutztiere und deren Produkte sowie der Import ebenso verboten werden wie die Verwendung der Nachkommen. Ein entsprechendes Gesetz ist bisher aber immer noch nicht in Kraft.

Erst CRISPR, dann Klonen

Doch ein generelles Verbot des Klonens von Tieren halten viele Wissenschaftler - auch in Deutschland - nicht für sinnvoll. In Kombination mit den neuen Genome Editing-Verfahren kann die Klontechnologie dazu beitragen, Nutztiere mit solchen Eigenschaften zu züchten, die weder mit klassischen Verfahren, noch mit herkömmlicher Gentechnik erreichbar wären.

Dafür wird zunächst - meist mit Hilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas - die Erbinformation einer Zelle (etwa einer embryonalen Fibroblastenzelle) „umgeschrieben“. Die Zellkerne der erfolgreich editierten Zellen werden dann in die zu klonende Zellen eingesetzt und von Muttertieren ausgetragen. So können ohne geschlechtliche Vermehrung genetisch identische Tiere erzeugt werden, die sicher die gewünschte Gen-Veränderung in ihrem Erbgut tragen.

So wird auch am Institut für Nutztiergenetik des Friedrich-Loeffler-Instituts daran geforscht, wie man mit Genome Editing hornlose Rinder oder Schweine mit einer Resistenz gegenüber der Schweinepest züchten kann. Dabei kommt auch die Klontechnologie zum Einsatz.