Eine Illustration des viralen Vektor -vermittelten Gentransfers unter Verwendung eines Adenovirus als Vektor

Die genetische Verbesserung des Menschen , auch genetische Modifikation oder Humangenetik genannt, bezeichnet die Verbesserung des Menschen durch genetische Veränderungen . Dies kann erfolgen, um Krankheiten zu heilen ( Gentherapie ), das Auftreten einer bestimmten Krankheit zu verhindern [ 1 ] (ähnlich wie bei Impfungen), die sportliche Leistung zu steigern ( Gendoping ) oder das Aussehen, den Stoffwechsel und sogar die körperlichen und geistigen Fähigkeiten wie Gedächtnis und Intelligenz zu verändern . Diese genetischen Verbesserungen können vererbbar sein, müssen es aber nicht (was in der wissenschaftlichen Gemeinschaft Bedenken hervorgerufen hat). [ 2 ]

Ethik

Die Genetik befasst sich mit Genen und vererbten Merkmalen . Während die Fortschritte auf diesem Gebiet die Gesundheitsversorgung auf verschiedenen Ebenen verbessert haben , gewinnen ethische Überlegungen zunehmend an Bedeutung. Gentechnik ist seit jeher Gegenstand moralischer Debatten unter Bioethikern . [ 3 ] Obwohl die technologischen Fortschritte in diesem Bereich vielversprechende Perspektiven für biomedizinische Verbesserungen eröffnen, erfordern sie auch ethische, gesellschaftliche und praktische Bewertungen, um ihre Auswirkungen auf die menschliche Biologie , die Evolution und die Umwelt zu verstehen . [ 4 ] Gentests , Gentechnik und Stammzellenforschung werden aufgrund der miteinander verknüpften moralischen Argumente häufig gemeinsam diskutiert. Die Unterscheidung zwischen Genreparatur und Genoptimierung ist ein zentraler Punkt in vielen moralischen Debatten um die genetische Optimierung. Manche argumentieren, dass die Reparatur von Genen moralisch vertretbar sei, die genetische Optimierung jedoch nicht, da sie potenziell durch diskriminierende Eugenik- Initiativen zu sozialer Ungerechtigkeit führen könne . [ 5 ]

Ethische Fragen im Zusammenhang mit Gentests betreffen häufig die Pflicht, Familienangehörige bei der Entdeckung einer Erbkrankheit zu informieren, den Umgang von Ärzten mit Patientenautonomie und Vertraulichkeit in Bezug auf Gentests , die Ethik genetischer Diskriminierung und die moralische Zulässigkeit des Einsatzes von Gentests, um die Entstehung schwerbehinderter Menschen zu verhindern, beispielsweise durch selektive Abtreibung . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

Die Aufgabe von Fachkräften im öffentlichen Gesundheitswesen besteht darin, potenzielle Expositionen zu ermitteln und Tests auf meldepflichtige Infektionskrankheiten zu empfehlen . Diese Fachkräfte können mit Offenlegungsproblemen konfrontiert werden, wenn die Ausweitung des obligatorischen Screenings dazu führt, dass genetische Anomalien als meldepflichtige Erkrankungen eingestuft werden. [ 8 ] Genetische Daten sind persönlich und eng mit der Identität einer Person verknüpft. Die Vertraulichkeit betrifft nicht nur Beruf, Gesundheitsversorgung und Versicherungsschutz , sondern kann auch die Ergebnisse genetischer Tests einer ganzen Familie beeinflussen. Betroffene Personen können auch Eltern, Kinder, Geschwister und sogar weitere Verwandte haben, wenn die Erkrankung genetisch dominant ist oder von ihnen vererbt wird. Darüber hinaus können die Entscheidungen einer Person ihr gesamtes Leben verändern, abhängig vom Ergebnis eines Gentests. Die Ergebnisse genetischer Tests müssen unter Umständen in allen Lebensbereichen einer Person offengelegt werden. [ 8 ] [ 9 ]

Nicht-invasive Pränataltests (NIPT) können das Geschlecht des Fötus in einem frühen Stadium der Schwangerschaft präzise bestimmen . Aufgrund ihrer Einfachheit, des günstigen Zeitpunkts und der hohen Genauigkeit geben sie Anlass zur Sorge, dass dadurch geschlechtsselektive Schwangerschaftsabbrüche begünstigt werden könnten. Obwohl Ultraschalluntersuchungen dasselbe leisten können, wird NIPT aufgrund seiner Fähigkeit, das Geschlecht des Fötus bereits in der 7. Schwangerschaftswoche mit zunehmender Genauigkeit zu bestimmen, verstärkt erforscht. Dieser Zeitpunkt liegt vor dem üblichen Zeitpunkt anderer Methoden zur Geschlechtsbestimmung, wie Ultraschall oder Chorionzottenbiopsie (CVS) . [ 10 ] [ 11 ] Die hohe Genauigkeit von NIPT in diesem frühen Stadium reduziert die Unsicherheit anderer Methoden, wie der genannten, und ermöglicht so fundiertere Entscheidungen. Gleichzeitig wird das Risiko ungenauer Ergebnisse, die die Entscheidungsfindung bezüglich eines geschlechtsselektiven Schwangerschaftsabbruchs beeinflussen könnten, eliminiert. Darüber hinaus ermöglicht NIPT einen geschlechtsselektiven Schwangerschaftsabbruch im ersten Trimester , was praktischer ist und es Schwangeren erlaubt, die Mutter-Kind-Bindung hinauszuzögern. Diese Überlegungen können die Durchführung eines geschlechtsselektiven Schwangerschaftsabbruchs bei Anwendung des NIPT erheblich erleichtern. Daher ist es unerlässlich, diese ethischen Bedenken im Kontext der NIPT-Einführung zu untersuchen. [ 12 ]

Ethische Fragen im Zusammenhang mit Gentherapie und genetischer Verbesserung des Menschen betreffen die medizinischen Risiken und Vorteile der Therapie, die Pflicht, die Verfahren zur Vermeidung von Leiden einzusetzen, die reproduktive Freiheit bei genetischen Entscheidungen und die Moral der positiven Genetik, die auch Versuche zur Verbesserung normaler Funktionen umfasst. [ 5 ]

Jede genetische Studie, die am Menschen durchgeführt wird, muss in Übereinstimmung mit der Genehmigung der Ethikkommission, ethischen und rechtlichen Normen sowie den Grundsätzen der menschlichen Moral erfolgen. Die CAR-T-Zelltherapie , eine neuartige Behandlungsmethode, zielt darauf ab, das Erbgut von T-Zellen zu verändern und Immunzellen , die Krebszellen nicht erkennen, in Zellen umzuwandeln, die Krebszellen erkennen und bekämpfen. Sie basiert auf der CRISPR -Technologie, bei der palindromische Sequenzwiederholungen in kurzen Abständen angeordnet sind . [ 13 ]

Alle Forschungsarbeiten mit menschlichen Probanden im Gesundheitswesen müssen vor Beginn der ersten Studie in einer öffentlichen Datenbank registriert werden. Die Einverständniserklärung sollte ausreichende Informationen über mögliche Interessenkonflikte, den erwarteten Nutzen der Studie, ihre potenziellen Risiken und andere Aspekte im Zusammenhang mit möglichen Unannehmlichkeiten enthalten. [ 14 ]

Technologische Fortschritte spielen eine wesentliche Rolle bei neuen Formen der menschlichen Verbesserung. Während phänotypische und somatische Eingriffe zur Verbesserung des Menschen bemerkenswerte ethische und soziologische Dilemmata aufwerfen, erfordert die genetische Intervention in die Keimbahn noch umfassendere Überlegungen auf individueller und gesellschaftlicher Ebene. [ 15 ]

Moralische Urteile basieren auf empirischen Erkenntnissen und beinhalten die Bewertung potenzieller Risiken und Nutzen, insbesondere im Bereich der Biomedizin. Die CRISPR-Genomeditierungstechnologie wirft aus mehreren Gründen ethische Fragen auf. Konkret bestehen Bedenken hinsichtlich der Möglichkeiten und technologischen Grenzen der CRISPR-Technologie. Darüber hinaus sind die Langzeitwirkungen auf die veränderten Organismen und die Möglichkeit, dass die editierten Gene an nachfolgende Generationen weitergegeben werden und unvorhergesehene Folgen haben, zwei weitere Aspekte, die Anlass zur Sorge geben. Die Entscheidungsfindung in moralischen Fragen wird erschwert, wenn die Unsicherheit aufgrund dieser Umstände eine angemessene Risiko-Nutzen-Abwägung verhindert. [ 16 ]

Die potenziellen Vorteile revolutionärer Werkzeuge wie CRISPR sind immens. Da CRISPR/Cas9 beispielsweise direkt im Embryo angewendet werden kann, verkürzt es die Zeit für die Modifizierung von Zielgenen im Vergleich zu Gen-Targeting-Technologien, die auf embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) basieren. Bioinformatische Werkzeuge zur Identifizierung optimaler Sequenzen für die Entwicklung von Guide-RNAs und zur Optimierung der Versuchsbedingungen haben sehr robuste Verfahren hervorgebracht, die die erfolgreiche Einführung der gewünschten Mutation gewährleisten. [ 17 ] Der Einsatz sicherer und effektiver HGGM (Gene Targeting Methods) dürfte erhebliche Vorteile bringen, weshalb eine vorsorgliche Haltung gegenüber HGGM unethisch wäre. [ 18 ]

Viele befürworten die Gründung einer Organisation, die Leitlinien für den Umgang mit den oben genannten ethischen Komplexitäten bereitstellen soll. Kürzlich gründete eine Gruppe von Wissenschaftlern die Association for Responsible Research and Innovation in Genome Editing (ARRIGE), um den ethischen Einsatz der Genomeditierung zu erforschen und entsprechende Empfehlungen zu geben. [ 19 ] [ 20 ]

Darüber hinaus haben Jasanoff und Hurlbut sich kürzlich für die Einrichtung und internationale Entwicklung eines interdisziplinären „globalen Observatoriums für Genregulation“ ausgesprochen. [ 21 ]

Forscher schlugen vor, dass Debatten über Genomeditierung nicht von der wissenschaftlichen Gemeinschaft kontrolliert werden sollten. Das Netzwerk soll sich darauf konzentrieren, Informationen aus verschiedenen Quellen zusammenzutragen, oft übersehene Perspektiven in den Vordergrund zu rücken und den Austausch über disziplinäre und kulturelle Grenzen hinweg zu fördern. [ 22 ]

Interventionen zur Verbesserung menschlicher Merkmale aus genetischer Sicht werden als abhängig vom Verständnis der Gentechnik betont, und das Verständnis der Folgen dieser Eingriffe erfordert ein Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Menschen und anderen Lebewesen. Daher unterstreicht die Regulierung der Gentechnik die Bedeutung der Untersuchung des Wissens über die Wechselwirkungen zwischen Mensch und Umwelt. [ 15 ]

Um den ethischen Herausforderungen und Unsicherheiten im Zusammenhang mit genetischen Fortschritten zu begegnen, wurde die Entwicklung umfassender, auf universellen Prinzipien basierender Richtlinien als unerlässlich hervorgehoben. Die Bedeutung eines vorsichtigen Vorgehens zum Schutz grundlegender Werte wie Autonomie, globales Wohlergehen und individuelle Würde wurde bei der Bewältigung dieser Herausforderungen verdeutlicht. [ 23 ]

Bei der Betrachtung genetischer Optimierung sollten Gentechnologien aus einer umfassenden Perspektive betrachtet werden, die neben der direkten genetischen Manipulation auch indirekte Technologien wie biosynthetische Arzneimittel einschließt. Es wurde betont, dass den Erwartungen, die die Vermarktung und Verfügbarkeit dieser Technologien beeinflussen können, besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte, um die Attraktivität neuer Behandlungsmethoden zu antizipieren. Diese Erwartungen können potenziell die Entwicklung geeigneter politischer Maßnahmen und wirksamer berufsständischer Regulierungen begünstigen. [ 24 ]

Klinische Stammzellforschung muss ethischen Grundsätzen entsprechen. Dies erfordert die uneingeschränkte Achtung ethischer Prinzipien, einschließlich der sorgfältigen Abwägung von Risiken und Nutzen sowie der Einholung einer informierten und freiwilligen Einwilligung der Studienteilnehmer. Das Forschungsdesign sollte verbessert, wissenschaftliche und ethische Begutachtungen effektiv koordiniert, sichergestellt werden, dass die Teilnehmer die grundlegenden Merkmale der Forschung verstehen, und die Einhaltung zusätzlicher ethischer Anforderungen zur Offenlegung negativer Ergebnisse muss gewährleistet sein. [ 25 ]

Kliniker wurden nachdrücklich dazu angehalten, die Rolle der Genommedizin bei der präzisen Diagnose von Patienten und der Steuerung von Behandlungsentscheidungen zu verstehen. Hervorgehoben wurde, dass detaillierte klinische Informationen und Expertenmeinungen für die korrekte Interpretation genetischer Varianten unerlässlich sind. Obwohl personalisierte Medizinanwendungen vielversprechend sind, wurde darauf hingewiesen, dass die Auswirkungen und die Evidenzbasis jeder Intervention sorgfältig geprüft werden sollten. Das menschliche Genom enthält Millionen genetischer Varianten, daher ist bei der Analyse genomischer Ergebnisse Vorsicht geboten und Expertenmeinungen einzuholen. [ 26 ]

Krankheitsprävention

Mit der Entdeckung verschiedener Arten von Immunerkrankungen besteht ein Bedarf an diversifizierten Präventions- und Behandlungsansätzen. Entwicklungen im Bereich der Gentherapie werden untersucht, um sie in dieses Behandlungsspektrum aufzunehmen. Selbstverständlich ist jedoch weitere Forschung erforderlich, um die positiven Ergebnisse zu verbessern und die negativen Auswirkungen von Gentherapieanwendungen zu minimieren. [ 27 ] Das CRISPR/Cas9-System wurde ebenfalls als Genomeditierungstechnologie zur Behandlung von HIV-1/AIDS entwickelt. CRISPR/Cas9 ist die neueste Genomeditierungstechnik, die das Einfügen, Löschen und Modifizieren von DNA-Sequenzen ermöglicht und Vorteile bei der Inaktivierung des latenten HIV-1-Virus bietet. Die Produktion einiger Vektoren für HIV-1-infizierte Zellen ist jedoch noch begrenzt, und weitere Studien sind notwendig. [ 28 ] Eine HIV-Infektion spielt auch eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Gebärmutterhalskrebs. Obwohl viele persönliche und biologische Faktoren zur Entwicklung von Gebärmutterhalskrebs beitragen, besteht ein Zusammenhang zwischen HIV-Infektion und dessen Auftreten. Die Langzeitforschung zur Wirksamkeit präventiver Behandlungen ist jedoch noch im Gange. Frühkindliche Bildung, die weltweit zugänglich ist, spielt eine wichtige Rolle in der Prävention. [ 29 ] Bei konsequenter Einhaltung von Medikamenten und Behandlungsmethoden, sicheren Sexualpraktiken und einem gesunden Lebensstil sinkt das Übertragungsrisiko bei den meisten HIV-positiven Menschen. Konsequent umgesetzte, proaktive Präventionsstrategien können die HIV-Neuinfektionsrate deutlich senken. Aufklärung über Safer Sex und risikomindernde Maßnahmen ist für alle – unabhängig vom HIV-Status – entscheidend, um die Krankheit zu verhindern. [ 30 ] Die Eindämmung der HIV-Epidemie und die Beseitigung der mit der Krankheit verbundenen Stigmatisierung lassen sich jedoch möglicherweise nicht allein durch allgemeine AIDS-Aufklärungskampagnen erreichen. Es zeigt sich, dass das HIV-Wissen, insbesondere in sozioökonomisch benachteiligten Regionen, deutlich geringer ist als in der Gesamtbevölkerung. Obwohl es keine Patentlösung zur Verhinderung der HIV-Übertragung und der sexuellen Verbreitung der Krankheit gibt, kann eine Kombination präventiver Maßnahmen dazu beitragen, die Ausbreitung von HIV einzudämmen. Die Verbesserung von Wissen und Bewusstsein spielt eine wichtige Rolle bei der Prävention der HIV-Verbreitung, indem sie zu einem verantwortungsvolleren Verhalten beiträgt, insbesondere bei Menschen mit hohem Risikobewusstsein. [ 31 ] Die Genetik spielt eine zentrale Rolle in der Krankheitsprävention. Sie liefert Einblicke in die individuelle Veranlagung für bestimmte Erkrankungen und ebnet den Weg für personalisierte Strategien zur Risikominderung. Das aufstrebende Gebiet der Gentests und -analysen hat wertvolle Instrumente zur Identifizierung genetischer Marker bereitgestellt, die mit verschiedenen Krankheiten assoziiert sind und proaktive Maßnahmen in der Krankheitsprävention ermöglichen [ 32 ]. Die Krankheitsprävention durch Gentests wird erleichtert, da diese die genetische Anfälligkeit einer Person für bestimmte Krankheiten aufdecken können. Dies ermöglicht eine Früherkennung und Intervention, die bei erblichen Krebserkrankungen wie Brustkrebs [ 33 ] [ 34 ] und Eierstockkrebs [ 35 ] [ 36 ] von entscheidender Bedeutung sein kann. Genetische Informationen können die Entwicklung präzisionsmedizinischer Ansätze und zielgerichteter Therapien zur allgemeinen Krankheitsprävention unterstützen. Durch die Identifizierung genetischer Faktoren, die zur Krankheitsanfälligkeit beitragen, wie z. B. spezifische Genmutationen im Zusammenhang mit Autoimmunerkrankungen, können Forscher zielgerichtete Therapien entwickeln, um die Immunantwort zu modulieren und den Ausbruch oder das Fortschreiten dieser Erkrankungen zu verhindern. [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

Es gibt viele Arten von neurodegenerativen Erkrankungen. Die Alzheimer-Krankheit ist eine der häufigsten und betrifft weltweit Millionen von Menschen. Die CRISPR-Cas9-Technik kann zur Prävention der Alzheimer-Krankheit eingesetzt werden. Sie hat beispielsweise das Potenzial, autosomal-dominante Mutationen und problematische Neuronen zu korrigieren, damit verbundene elektrophysiologische Defizite zu beheben und die Aβ-Peptide zu reduzieren. [ 40 ] Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine weitere hochgradig letale neurodegenerative Erkrankung. Die CRISPR-Cas9-Technologie ist einfach und effektiv, um spezifische Punktmutationen bei ALS zu verändern. Mithilfe dieser Technologie entdeckten Chen und seine Kollegen außerdem wichtige Veränderungen bei wichtigen ALS-Indikatoren, wie die Abnahme von RNA-Foci und Polypeptiden sowie Haploinsuffizienz. [ 41 ] [ 40 ]

Manche Menschen leiden unter Immunschwäche , einem Zustand, in dem ihr Immunsystem geschwächt und weniger effektiv im Kampf gegen verschiedene Krankheiten, darunter auch Influenza , ist. Diese Anfälligkeit für Infektionen kann auf verschiedene Faktoren zurückgeführt werden, darunter genetische Defekte und genetische Erkrankungen wie der schwere kombinierte Immundefekt (SCID). Einige Gentherapien wurden bereits entwickelt oder befinden sich in der Entwicklung, um diese genetischen Defekte/Erkrankungen zu korrigieren und die Betroffenen dadurch weniger anfällig für weitere Erkrankungen (z. B. Influenza) zu machen. [ 42 ] Diese genetischen Defekte und Erkrankungen können die Fähigkeit des Körpers, eine effektive Immunantwort zu entwickeln, erheblich beeinträchtigen und die Betroffenen anfällig für eine Vielzahl von Krankheitserregern machen. Fortschritte in der Gentherapieforschung und -entwicklung haben jedoch vielversprechende Ansätze zur Behandlung dieser genetischen Defekte aufgezeigt, sind aber nicht ohne damit verbundene Herausforderungen. [ 43 ] [ 44 ]

Die CRISPR-Technologie ist ein vielversprechendes Werkzeug, nicht nur zur Korrektur genetischer Erkrankungen, sondern auch zur Prävention von Virus- und Bakterieninfektionen. Mithilfe von CRISPR-Cas-Therapien haben Forscher Virusinfektionen wie HSV-1, EBV, HIV-1, HBV, HPV und HCV gezielt behandelt. Derzeit laufen klinische Studien zu einer HIV-eliminierenden Strategie namens EBT-101 . Darüber hinaus hat sich CRISPR als wirksam bei der Prävention von Virusinfektionen wie IAV und SARS-CoV-2 erwiesen, indem virale RNA-Genome mit Cas13d gezielt verändert wurden. Außerdem wurde es eingesetzt, um antibiotikaresistente Staphylococcus aureus mithilfe von Cas9, das über Bakteriophagen übertragen wird, für die Behandlung zu sensibilisieren. [ 45 ]

Fortschritte in der Genomeditierung und Gentherapie versprechen eine bessere Krankheitsprävention durch die Behandlung genetischer Faktoren, die mit bestimmten Erkrankungen in Zusammenhang stehen. Techniken wie CRISPR-Cas9 bieten das Potenzial, genetische Mutationen, die mit Erbkrankheiten assoziiert sind, zu korrigieren und so deren Auftreten in zukünftigen Generationen zu verhindern und die Krankheitslast zu reduzieren. Im November 2018 wurden Lulu und Nana erzeugt. [ 46 ] Mithilfe der Genomeditierungstechnik CRISPR-Cas9 wurde das Gen CCR5 in den Embryonen deaktiviert, um den Eintrittspunkt des HIV-Virus in die Zellen zu schließen und die Embryonen immun gegen das Virus zu machen.

Trotz bestehender Erkenntnisse zur CRISPR-Technologie werden die bestehenden Einschränkungen durch Fortschritte auf diesem Gebiet weiter reduziert. Forscher entwickelten eine neue, schonende Methode zur Genomeditierung von Embryonen mithilfe von Nanopartikeln und Peptidnukleinsäuren. Durch die Verabreichung von Editierungswerkzeugen ohne aggressive Injektionen konnte die Methode Gene in Mäusen erfolgreich korrigieren, ohne deren Entwicklung zu beeinträchtigen. Obwohl ethische und technische Fragen weiterhin bestehen, ebnet diese Studie den Weg für eine mögliche zukünftige Anwendung zur Verbesserung von Nutz- und Versuchstieren und möglicherweise sogar zur Prävention oder Therapie von Krankheiten in menschlichen Embryonen. [ 47 ]

Die Aufklärung werdender Eltern über ihre Anfälligkeit für genetische Erkrankungen ist von entscheidender Bedeutung. Die Präimplantationsdiagnostik spielt auch für die Prävention vererbter Krankheiten eine wichtige Rolle, da die Amplifikation und Analyse des gesamten Genoms dazu beiträgt, einen gesunden Embryo für die Implantation auszuwählen und so die Weitergabe einer tödlichen Stoffwechselstörung innerhalb der Familie zu verhindern. [ 48 ]

Die genetische Optimierung des Menschen erweist sich als vielversprechender Ansatz in der Krankheitsprävention, indem sie gezielt genetische Veranlagungen für verschiedene Erkrankungen beeinflusst. Mithilfe von Techniken wie CRISPR lassen sich spezifische, mit Krankheiten assoziierte Gene verändern oder editieren. Dies eröffnet die Möglichkeit, das erbliche Risiko für Erkrankungen wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder neurodegenerative Erkrankungen zu reduzieren. Dieser Ansatz birgt nicht nur das Potenzial, den Kreislauf bestimmter genetischer Erkrankungen zu durchbrechen, sondern auch die Gesundheit zukünftiger Generationen positiv zu beeinflussen.

Darüber hinaus kann die genetische Optimierung ihre Wirkung verstärken, indem sie das Immunsystem stärkt und allgemeine Gesundheitsparameter optimiert. Durch die Verbesserung der Immunantwort und die Feinabstimmung genetischer Faktoren, die mit dem allgemeinen Wohlbefinden zusammenhängen, lässt sich die Anfälligkeit für Infektionskrankheiten minimieren. Dieser proaktive Gesundheitsansatz kann zu einer Bevölkerung beitragen, die weniger anfällig für Krankheiten und widerstandsfähiger gegenüber Umweltbelastungen ist.

Die ethischen Dimensionen der Genmanipulation dürfen jedoch nicht hoch genug eingeschätzt werden. Ein ausgewogenes Verhältnis zwischen wissenschaftlichem Fortschritt und ethischen Erwägungen ist unerlässlich. Robuste Regulierungsrahmen und transparente Richtlinien sind entscheidend, um eine verantwortungsvolle Nutzung der genetischen Verbesserung des Menschen zu gewährleisten und unbeabsichtigte Folgen oder potenziellen Missbrauch zu vermeiden. Mit dem Fortschritt des Forschungsfeldes gewinnt die Integration ethischer, rechtlicher und sozialer Perspektiven zunehmend an Bedeutung, um das volle Potenzial der genetischen Verbesserung des Menschen zur Krankheitsprävention auszuschöpfen und gleichzeitig individuelle Rechte und gesellschaftliche Werte zu respektieren. [ 49 ]

Insgesamt bedarf die Technologie Verbesserungen hinsichtlich Effektivität, Präzision und Anwendungsmöglichkeiten. Immunogenität, Off-Target-Effekte, Mutationen, Verabreichungssysteme und ethische Fragen stellen die größten Herausforderungen der CRISPR-Technologie dar. Sicherheitsbedenken, ethische Überlegungen und das Missbrauchspotenzial unterstreichen die Notwendigkeit einer sorgfältigen und verantwortungsvollen Erforschung dieser Technologien. [ 50 ] Die CRISPR-Cas9-Technologie bietet großes Potenzial für die Krankheitsprävention und -behandlung, doch ihre zukünftigen Aspekte, insbesondere jene, die die nächsten Generationen betreffen, müssen eingehend untersucht werden.

Krankheitsbehandlung

Gentherapie

Die Veränderung menschlicher Gene zur Behandlung genetischer Erkrankungen wird als Gentherapie bezeichnet . Gentherapie ist ein medizinisches Verfahren, bei dem genetisches Material in die Zellen eines Patienten eingebracht wird, um ein defektes Gen zu reparieren oder zu korrigieren und so Erbkrankheiten zu behandeln. Zwischen 1989 und Dezember 2018 wurden über 2.900 klinische Studien zu Gentherapien durchgeführt, mehr als die Hälfte davon in Phase I. [ 51 ] Seitdem sind zahlreiche auf Gentherapie basierende Medikamente wie Zolgensma und Patisiran verfügbar geworden . Die meisten dieser Ansätze nutzen virale Vektoren wie adeno-assoziierte Viren (AAVs), Adenoviren (AV) und Lentiviren (LV) zum Einfügen oder Ersetzen von Transgenen in vivo oder ex vivo . [ 52 ] [ 53 ]

Im Jahr 2023 wurden Nanopartikel entwickelt, die ähnlich wie virale Vektoren wirken. Diese Nanopartikel, sogenannte bioorthogonal entwickelte virusähnliche rekombinante Biosomen , weisen eine starke und schnelle Bindungsfähigkeit an LDL-Rezeptoren auf Zelloberflächen auf, wodurch sie effizient in Zellen eindringen und Gene zu spezifischen Zielbereichen wie Tumor- und arthritischem Gewebe transportieren können . [ 54 ]

RNA-Interferenz -basierte Wirkstoffe wie Zilebesiran enthalten siRNA , die an die mRNA der Zielzellen bindet und so die Genexpression verändert. [ 55 ]

CRISPR/Cas9

Viele Krankheiten sind komplex und lassen sich nicht effektiv mit einfachen Strategien zur gezielten Veränderung von DNA-Sequenzen behandeln. CRISPR/Cas9 ist eine Technologie, die Doppelstrangbrüche im menschlichen Genom gezielt verändert, Gene modifiziert und so eine schnelle Behandlung genetischer Erkrankungen ermöglicht. Die Gentherapie mit der CRISPR/Cas-Genomeditierungsmethode wird als CRISPR/Cas-basierte Gentherapie bezeichnet. Säugetierzellen können mithilfe der einfachen, kostengünstigen und hochspezifischen CRISPR/Cas-Methode genetisch verändert werden. Sie ermöglicht Einzelbasenaustausche, homologe Rekombinationsreparatur und nicht-homologe Endverknüpfung. Die Hauptanwendung sind gezielte Gen-Knockouts, bei denen kodierende Sequenzen unterbrochen werden, um schädliche Proteine ​​stillzulegen. Seit der Entwicklung der CRISPR-Cas9-Genomeditierungsmethode zwischen 2010 und 2012 können Wissenschaftler Gene durch gezielte Brüche in ihrer DNA verändern. Diese Technologie hat vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, darunter Genomeditierung und molekulare Diagnostik.

Die Gentechnik hat dank der CRISPR/Cas-Technologie eine Revolution erlebt, da sie ein flexibles System zur Erstellung von Krankheitsmodellen in größeren Tieren bietet. Dieser Durchbruch hat neue Möglichkeiten zur Bewertung potenzieller Therapiestrategien und zum Verständnis der genetischen Grundlagen verschiedener Krankheiten eröffnet. Um das Potenzial der CRISPR/Cas-basierten Gentherapie voll auszuschöpfen, müssen jedoch einige Hürden überwunden werden. Die Verbesserung der Präzision und Effizienz von CRISPR/Cas-Systemen ist eine der zentralen Herausforderungen. Obwohl diese Technologie präzise Genomeditierung ermöglicht, stellt die Reduzierung von Off-Target-Effekten weiterhin eine große Herausforderung dar. Unbeabsichtigte genetische Veränderungen, die durch Off-Target-Modifikationen entstehen, können unerwartete Auswirkungen oder Schwierigkeiten nach sich ziehen. Mithilfe verbesserter Guide-RNA-Designs, aktualisierter Cas-Proteine ​​und modernster Bioinformatik-Werkzeuge arbeiten Forscher aktiv daran, die Spezifität zu verbessern und Off-Target-Effekte von CRISPR/Cas-Verfahren zu reduzieren. Darüber hinaus stellt die effektive und spezifische Verabreichung von CRISPR-Komponenten an Zielgewebe eine weitere Hürde dar. Es müssen Verabreichungssysteme entwickelt oder optimiert werden, um sicherzustellen, dass die CRISPR-Maschinerie die gewünschten Zellen oder Organe effizient und sicher erreicht. Dies umfasst die Erforschung verschiedener Verabreichungsmethoden wie virale Vektoren, Nanopartikel oder lipidbasierte Träger, um CRISPR-Komponenten präzise in das Zielgewebe zu transportieren und gleichzeitig potenzielle Toxizität oder Immunreaktionen zu minimieren.

Trotz der jüngsten Fortschritte ist weitere Forschung erforderlich, um sichere und wirksame CRISPR-Therapien zu entwickeln. Die CRISPR/Cas9-Technologie wird derzeit nicht aktiv eingesetzt, jedoch laufen klinische Studien zu ihrer Anwendung bei der Behandlung verschiedener Erkrankungen, darunter Sichelzellanämie, HPV-bedingter Gebärmutterhalskrebs, COVID-19-Atemwegsinfektion, Nierenzellkarzinom und multiples Myelom. [ 56 ]

Die Gentherapie hat sich als vielversprechendes Gebiet der Medizin etabliert, das darauf abzielt, verschiedene genetische Erkrankungen durch die Modifizierung menschlicher Gene zu behandeln . Dabei wird genetisches Material in die Zellen eines Patienten eingebracht, mit dem primären Ziel, fehlerhafte Gene, die zu Erbkrankheiten beitragen, zu reparieren oder zu korrigieren . Dieses innovative medizinische Verfahren hat seit seinen Anfängen bedeutende Fortschritte erzielt und eine wachsende Zahl klinischer Studien erfahren.

Zwischen 1989 und Dezember 2018 wurden über 2.900 klinische Studien zu Gentherapien durchgeführt, von denen mehr als die Hälfte die Phase I erreichten. Im Laufe der Jahre wurden mehrere auf Gentherapie basierende Medikamente entwickelt und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht, was wichtige Meilensteine ​​in der Behandlung genetischer Erkrankungen darstellt . Beispiele hierfür sind Zolgensma und Patisiran, die ihre Wirksamkeit bei der Behandlung bestimmter genetischer Erkrankungen unter Beweis gestellt haben.

Die meisten Gentherapieansätze nutzen virale Vektoren wie adeno-assoziierte Viren (AAVs), Adenoviren (AV) und Lentiviren (LV), um das Einfügen oder Ersetzen von Transgenen in vivo oder ex vivo zu ermöglichen. Diese Vektoren dienen als Transportmittel für das therapeutische genetische Material, das in die Zellen des Patienten eingebracht wird.

Eine bemerkenswerte Entwicklung im Jahr 2023 war die Herstellung von Nanopartikeln , die ähnlich wie virale Vektoren funktionieren. Diese bioorthogonal hergestellten, virusähnlichen rekombinanten Biosomen stellen einen neuartigen Ansatz für die Gentherapie dar. Sie binden schnell und zuverlässig an LDL-Rezeptoren auf Zelloberflächen und dringen dadurch effizienter in die Zellen ein. Dies ermöglicht die gezielte Abgabe von Genen an spezifische Bereiche wie Tumorgewebe und arthritische Gewebe. Dieser Fortschritt birgt das Potenzial, die Präzision und Wirksamkeit der Gentherapie zu verbessern, unerwünschte Nebenwirkungen zu minimieren und die Therapieergebnisse insgesamt zu optimieren.

Neben viralen Vektoren und Nanopartikeln hat sich die RNA-Interferenz (RNAi) als weitere Strategie in der Gentherapie etabliert. Wirkstoffe wie Zilebesiran nutzen kleine interferierende RNA (siRNA), die an die Boten-RNA ( mRNA ) von Zielzellen bindet und so die Genexpression effektiv verändert. Dieser auf RNAi basierende Ansatz bietet eine gezielte und spezifische Methode zur Regulierung der Genaktivität und eröffnet damit neue Möglichkeiten zur Behandlung genetischer Erkrankungen .

Die kontinuierliche Weiterentwicklung von Gentherapieverfahren sowie die Entwicklung innovativer Verabreichungssysteme und therapeutischer Wirkstoffe unterstreichen das anhaltende Engagement der wissenschaftlichen und medizinischen Gemeinschaft, das Gebiet voranzubringen und wirksame Behandlungen für ein breites Spektrum genetischer Erkrankungen bereitzustellen. [ 57 ]

Gendoping

Athleten könnten Gentherapietechnologien zur Leistungssteigerung einsetzen. [ 58 ] Gendoping ist zwar nicht bekannt, doch könnten verschiedene Gentherapien solche Effekte haben. Kayser et al. argumentieren, dass Gendoping Chancengleichheit schaffen könnte , wenn alle Athleten gleichen Zugang hätten. Kritiker behaupten, dass jede therapeutische Intervention zu nicht-therapeutischen/leistungssteigernden Zwecken die ethischen Grundlagen von Medizin und Sport untergräbt. [ 59 ] Daher ist diese Technologie, ein Teilgebiet der Gentechnik, das gemeinhin als Gendoping im Sport bezeichnet wird, aufgrund ihrer potenziellen Risiken verboten. [ 60 ] Das Hauptziel von Gendoping ist die Unterstützung von Menschen mit Erkrankungen. Athleten, die sich der damit verbundenen Gesundheitsrisiken bewusst sind, greifen jedoch auf diese Methode zurück, um ihre sportliche Leistung zu steigern. Das Verbot des unkontrollierten Einsatzes von Gendoping im Sport besteht seit 2003 gemäß einer Entscheidung der Welt-Anti-Doping-Agentur (WADA). [ 61 ] Eine Studie aus dem Jahr 2011 unterstrich die Bedeutung der Auseinandersetzung mit Gendoping und hob hervor, wie wichtig es ist, die Auswirkungen von Gendoping im Sport und in der Bewegungsmedizin auf das Gesundheitswesen zu verstehen, indem dessen Potenzial zur Leistungssteigerung im Sport aufgezeigt wird. Der Artikel erläutert, wie Gendoping laut Welt-Anti-Doping-Agentur (WADA) die Fairness im Sport gefährdet. Darüber hinaus geht die Studie auf gesundheitliche Bedenken ein, die sich aus der alleinigen Anwendung von Gendoping zur Steigerung der sportlichen Leistung ergeben können. [ 62 ] Der Missbrauch von Gendoping zur Steigerung der sportlichen Leistung ist eine unethische Praxis und birgt erhebliche Gesundheitsrisiken, darunter Krebs, Virusinfektionen, Herzinfarkt, Skelettschäden und Autoimmunerkrankungen. Darüber hinaus kann Gendoping zu verschiedenen Gesundheitsproblemen führen, wie etwa zu einer übermäßigen Muskelentwicklung, die zu Erkrankungen wie der hypertonen Kardiomyopathie führen kann, und dazu, dass Knochen und Sehnen anfälliger für Verletzungen werden [ 63 ].Mehrere Gene wie EPO, IGF1, VEGFA, GH, HIFs, PPARD, PCK1 und Myostatine sind häufige Ziele von Gendoping. Insbesondere beim Gendoping greifen Athleten auf Substanzen wie Antikörper gegen Myostatin oder Myostatin-Blocker zurück. Diese Substanzen tragen zur Steigerung der Muskelmasse, des Muskelaufbaus und der Kraft bei. Die primären Gene, die beim Gendoping beim Menschen eingesetzt werden, können jedoch Komplikationen wie übermäßiges Muskelwachstum verursachen, was sich negativ auf das Herz-Kreislauf-System auswirken und das Verletzungsrisiko erhöhen kann. [ 64 ] Aufgrund mangelnden Bewusstseins für diese Risiken greifen viele Athleten auf Gendoping zurück, um andere als die eigentlich beabsichtigten Ziele zu verfolgen. Im Sinne der Athletengesundheit, der Sportethik und des Fair Play haben Wissenschaftler verschiedene Technologien zum Nachweis von Gendoping entwickelt. Obwohl die verwendeten Technologien anfangs unzuverlässig waren, wurden in der Folgezeit umfangreichere Forschungen durchgeführt, um bessere und erfolgreichere Methoden zur Aufdeckung von Gendopingfällen zu entwickeln. Anfangs griffen Wissenschaftler auf Techniken wie die PCR in ihren verschiedenen Formen zurück. Dies erwies sich als wenig erfolgreich, da solche Technologien auf Exon-Exon-Übergängen in der DNA basieren. Dies führt zu einer mangelnden Präzision bei der Detektion, da die Ergebnisse leicht durch irreführende Primer verfälscht werden können und Gen-Doping unentdeckt bleibt. [ 65 ] Mit dem Aufkommen neuer Technologien wurde in jüngeren Studien die Next Generation Sequencing (NGS) als Nachweismethode eingesetzt. Mithilfe der Bioinformatik übertraf diese Technologie frühere Sequenzierungstechniken in ihrer detaillierten Analyse der DNA-Struktur. Die Next Generation Sequencing (NGS) basiert auf der Analyse der Probensequenz und dem Vergleich mit einer vorhandenen Referenzsequenz aus einer Gendatenbank. Dadurch ist eine Manipulation der Primer nicht möglich, da die Detektion auf genomischer Ebene erfolgt. Mithilfe bioinformatischer Visualisierungswerkzeuge lassen sich die Daten leicht auswerten und Sequenzen, die nicht mit der Referenzsequenz übereinstimmen, hervorheben. [ 66 ] [ 67 ] Zuletzt wurde im Jahr 2023 eine der hocheffizienten Methoden zur Analyse von Gen-Doping entwickelt, die auf modernster Technologie basiert: HiGDA (High-efficiency Gene Doping Analysis), das die CRISPR/deadCas9-Technologie nutzt. [ 68 ]

Die ethischen Probleme im Zusammenhang mit Gendoping bestehen schon lange vor dessen Entdeckung. Obwohl Gendoping relativ neu ist, war das Konzept der genetischen Optimierung jeglicher Art schon immer Gegenstand ethischer Bedenken. Selbst bei therapeutischer Anwendung birgt die Gentherapie aufgrund ihrer Unvorhersehbarkeit und anderer Gründe viele Risiken. Auch Faktoren jenseits gesundheitlicher Aspekte werfen ethische Fragen auf. Diese betreffen vor allem den erblichen Aspekt dieser Therapien, da die Genomeditierung in manchen Fällen mit höherer Unvorhersehbarkeit und größeren Risiken an die nächste Generation weitergegeben werden kann. [ 69 ] Aus diesem Grund kann die nicht-therapeutische Anwendung der Gentherapie als risikoreicherer Ansatz zur Lösung eines nicht-medizinischen Problems betrachtet werden. [ 70 ]

Eine Studie zeigt, dass der Mensch von der Geschichte bis heute stets im Wettbewerb stand. Während Krieger in der Vergangenheit in Kriegen um Stärke wetteiferten, herrscht heute in allen Bereichen ein Wettbewerb um Erfolg. Dieses psychologische Phänomen ist ein fester Bestandteil der Menschheitsgeschichte. Es ist bekannt, dass ein Athlet, selbst wenn er genetisches Potenzial besitzt, nicht zum Champion werden kann, wenn er nicht das notwendige Training absolviert und einen entsprechenden Lebensstil pflegt. Mit zunehmendem Wettbewerb sind jedoch sowohl mehr körperliches Training als auch eine gesteigerte mentale Leistungsfähigkeit erforderlich. So wie Krieger in der Geschichte pflanzliche Heilmittel nutzten, um stärker und aggressiver zu wirken, greifen auch heute noch Athleten zu Dopingmitteln, um ihre Leistung zu steigern. Dies verstößt jedoch gegen die Sportethik, da es nicht mit den moralischen Grundsätzen und dem Verständnis des Sports vereinbar ist. [ 71 ]

Eine der negativen Folgen ist das erhöhte Krebsrisiko, während eine positive Folge die Vorbeugung bestimmter Erkrankungen ist. Die Veränderung von Genen kann zu unbeabsichtigten und unvorhersehbaren Veränderungen im Körper führen und potenziell unerwartete Gesundheitsprobleme verursachen. Weitere Folgen von Gendoping im Sport sind der ständige Kampf gegen nicht von der Welt-Anti-Doping-Agentur zugelassene Substanzen und die Ungleichbehandlung von Athleten, die Dopingmittel einnehmen bzw. nicht einnehmen. Die langfristigen gesundheitlichen Folgen von Gendoping sind möglicherweise noch nicht vollständig erforscht, und Athleten könnten später im Leben mit gesundheitlichen Problemen konfrontiert sein. [ 72 ]

Weitere Verwendungsmöglichkeiten

Weitere hypothetische Gentherapien könnten Veränderungen des äußeren Erscheinungsbildes, des Stoffwechsels, der geistigen Fähigkeiten wie Gedächtnis und Intelligenz sowie des Wohlbefindens umfassen ( beispielsweise durch eine erhöhte Resistenz gegen Depressionen oder die Linderung chronischer Schmerzen ). [ 73 ] [ 74 ]

Äußeres Erscheinungsbild

Die Erforschung der Herausforderungen beim Verständnis der Auswirkungen von Genveränderungen auf Phänotypen, insbesondere innerhalb der natürlichen genetischen Vielfalt, wird hervorgehoben. Der Schwerpunkt liegt auf dem Potenzial der Systembiologie und den Fortschritten in der Genotypisierungs- / Phänotypisierungstechnologie zur Untersuchung komplexer Merkmale. Trotz der Fortschritte werden die anhaltenden Schwierigkeiten bei der Vorhersage des Einflusses von Genveränderungen auf phänotypische Veränderungen anerkannt, was den weiteren Forschungsbedarf in diesem Bereich unterstreicht. [ 75 ]

Manche angeborene Erkrankungen (z. B. des Bewegungsapparates ) können das äußere Erscheinungsbild beeinträchtigen und in manchen Fällen auch körperliche Beschwerden verursachen. Durch die Modifizierung der Gene, die diese angeborenen Erkrankungen verursachen (bei Personen mit diagnostizierten Mutationen des entsprechenden Gens), kann dies verhindert werden.

- Phänotypische Auswirkungen der CRISPR-Cas9-Geneditierung bei Mäusen mit Fokus auf das Tyr-Gen:

In einer umfassenden CRISPR - Cas9- Studie zur Genomeditierung wurde das Tyr-Gen in Mäusen gezielt verändert, um genetische Veränderungen hervorzurufen. Die Analyse ergab bei 42 Tieren keine Off-Target-Effekte; die Modifikationen beschränkten sich auf den beabsichtigten Tyr-Locus. Obwohl die Details nicht explizit diskutiert wurden, könnten diese Veränderungen potenziell auch nicht näher definierte Aspekte wie die Fellfarbe beeinflussen und damit das breite Potenzial der Genomeditierung zur Herbeiführung vielfältiger Phänotypveränderungen unterstreichen. [ 76 ]

Auch Veränderungen im Myostatin-Gen [ 77 ] können das Erscheinungsbild verändern.

Verhalten

In den 1970er und 1980er Jahren wurden bedeutende quantitative genetische Entdeckungen gemacht, die über die Schätzung der Erblichkeit hinausgingen. Allerdings traten Probleme wie die Glockenkurve erneut auf, und in den 1990er Jahren erkannten Wissenschaftler die Bedeutung der Genetik für Verhaltensmerkmale wie Intelligenz . Die Hundertjahrfeier der American Psychological Association im Jahr 1992 wählte die Verhaltensgenetik als Thema für die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der Psychologie . Parallel zum Rückgang quantitativer genetischer Entdeckungen wurde die Molekulargenetik synthetisiert, was zur DNA- Revolution und zur Verhaltensgenomik führte . Dank der DNA-Revolution in den Verhaltenswissenschaften lassen sich individuelle Verhaltensunterschiede heute frühzeitig vorhersagen . Das erste Gesetz der Verhaltensgenetik wurde 1978 aufgestellt, nachdem eine Auswertung von dreißig Zwillingsstudien ergab, dass die durchschnittliche Erblichkeit der Intelligenz bei 46 % lag. [ 78 ] Verhalten kann auch durch genetische Eingriffe beeinflusst werden. [ 79 ] Manche Menschen sind aggressiv, egoistisch und können sich möglicherweise nicht gut in die Gesellschaft integrieren. Mutationen im GLI3-Gen und anderen Genen, die Verhaltensmuster steuern, wurden laut genetischer Forschung mit der Ätiologie des hereditären Hypogonadismus (HH) in Verbindung gebracht. Etwa 50–80 % der Kinder mit HH zeigen akute Wutausbrüche und Gewalttätigkeit, und die Mehrheit der Betroffenen weist externalisierende Verhaltensprobleme auf. Epilepsie kann durch Verhaltensinstabilität und intellektuelle Beeinträchtigung vorausgehen. [ 80 ] Derzeit wird an Genen geforscht, die (teilweise) für Egoismus (z. B. das Gen für Rücksichtslosigkeit ), Aggression (z. B. das Gen für Kriegertum ) und Altruismus (z. B. OXTR , CD38 , COMT , DRD4 , DRD5 , IGF2 , GABRB2 [ 81 ] ) verantwortlich sind oder sein könnten.

Seit der Erfindung der rekombinanten DNA-Technologie bestehen große Erwartungen an die Genomeditierung zur Modifizierung von Genen und zur Regulierung unserer Biologie . Diese Erwartungen wurden jedoch größtenteils nicht erfüllt. Die Bewertung des angemessenen Einsatzes von Keimbahninterventionen in der Reproduktionsmedizin sollte nicht auf Bedenken hinsichtlich Enhancement oder Eugenik basieren, obwohl die Genomeditierungsforschung bedeutende Fortschritte in Richtung klinischer Anwendung gemacht hat. [ 82 ]

Zystische Fibrose (CF) ist eine Erbkrankheit, die durch Mutationen im CFTR-Gen (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) verursacht wird . Obwohl 90 % der CF-Patienten behandelt werden können, sind die derzeitigen Therapien nicht heilend und decken nicht das gesamte Spektrum der CFTR-Mutationen ab. Daher ist eine umfassende Langzeittherapie erforderlich, um alle CF- Patienten dauerhaft zu heilen. CRISPR/Cas -Geneditierungstechnologien werden als vielversprechende Plattform für die Gentherapie entwickelt. [ 83 ] Die Schwierigkeiten, ausreichend CFTR-Gen in die Lunge einzubringen und dessen Expression aufrechtzuerhalten, haben die Wirksamkeit der Gentherapie jedoch bisher beeinträchtigt. Jüngste technische Durchbrüche, darunter virale und nicht-virale Vektortransportmethoden, alternative Nukleinsäuretechnologien sowie neue Technologien wie die mRNA- und CRISPR-Geneditierung , nutzen unser Verständnis der CF- Biologie und des Atemwegsepithels. [ 84 ]

Die Gentherapie beim Menschen gilt seit ihrer Entwicklung und Anwendung als vielversprechende Option für die dauerhafte Behandlung von Erbkrankheiten wie Mukoviszidose . Die Entwicklung hochentwickelter Technologien, die gezielte Veränderungen mithilfe programmierbarer Nukleasen ermöglichen, hat die Gentherapie maßgeblich vorangebracht . [ 85 ] Derzeit wird die hypothetische Behandlung psychiatrischer Erkrankungen mittels Gentherapie erforscht. Man geht davon aus, dass es mit Gentransfertechniken möglich ist (in experimentellen Studien mit Tiermodellen), die Genexpression im zentralen Nervensystem (ZNS) zu verändern und dadurch die körpereigene Produktion von Molekülen, die an neuronaler Plastizität und Regeneration beteiligt sind, zu beeinflussen und letztendlich das Verhalten zu verändern. [ 86 ]

In den letzten Jahren gelang es, die Ethanolaufnahme in Tiermodellen zu modifizieren. Dies wurde insbesondere durch die gezielte Beeinflussung der Expression des Aldehyddehydrogenase-Gens (ALDH2) erreicht, was zu einem signifikant veränderten Alkoholkonsumverhalten führte. [ 87 ] Die Reduktion von p11, einem Serotoninrezeptor-bindenden Protein, im Nucleus accumbens führte bei Nagetieren zu depressionsähnlichem Verhalten, während die Wiederherstellung der p11-Genexpression in diesem anatomischen Bereich dieses Verhalten umkehrte. [ 73 ]

Kürzlich wurde zudem gezeigt, dass die Genübertragung von CBP (CREB-Bindungsprotein) kognitive Defizite in einem Tiermodell der Alzheimer-Demenz durch Steigerung der BDNF-Expression (Brain-Derived Neurotrophic Factor) verbessert. [ 88 ] Dieselben Autoren konnten in dieser Studie auch zeigen, dass die Akkumulation von Amyloid-β (Aβ) die CREB-Aktivität beeinträchtigt, die physiologisch an der Gedächtnisbildung beteiligt ist.

In einer weiteren Studie wurde gezeigt, dass die Aβ-Ablagerung und Plaquebildung durch die anhaltende Expression des Neprilysin-Gens (einer Endopeptidase) reduziert werden können, was auch zu Verbesserungen auf Verhaltensebene (d. h. kognitiver Ebene) führte. [ 89 ]

In ähnlicher Weise konnte durch den intrazerebralen Gentransfer von ECE (Endothelin-konvertierendes Enzym) mittels eines Virusvektors, der stereotaktisch in den rechten anterioren Kortex und Hippocampus injiziert wurde, die Aβ-Ablagerungen in einem transgenen Mausmodell der Alzheimer-Demenz reduziert werden. [ 90 ]

Es gibt auch Forschungen zur Genoökonomie , einer Vorwissenschaft , die auf der Annahme basiert, dass das Finanzverhalten einer Person auf ihre DNA zurückgeführt werden kann und dass Gene mit wirtschaftlichem Verhalten zusammenhängen . Bis 2015 waren die Ergebnisse noch nicht eindeutig. Es wurden einige schwache Korrelationen festgestellt. [ 91 ] [ 92 ]

Einige Studien zeigen, dass unsere Gene unser Verhalten beeinflussen können. So können manche Gene beispielsweise zu Stagnation beitragen, während andere für schlechte Angewohnheiten verantwortlich sein können. Das MAOA-Gen (Monooxidase A) beeinflusst beispielsweise die Freisetzung von Hormonen wie Serotonin, Adrenalin und Dopamin und hemmt diese. Dadurch reagieren wir in manchen Situationen nicht impulsiv und können in anderen Situationen keine schnellen Entscheidungen treffen, was zu Fehlentscheidungen in potenziell kritischen Situationen führen kann. Untersuchungen haben gezeigt, dass Menschen mit diesem Gen Stimmungsschwankungen wie Aggression, Mitgefühl und Reizbarkeit aufweisen können. Darüber hinaus kann das MAOA-Gen genetisch von den Eltern vererbt werden, und es können auch später epigenetische Mutationen auftreten. Epigenetische Faktoren spielen dabei eine Rolle: Kinder, die in einem schwierigen Umfeld aufwachsen, übernehmen oft die Verhaltensweisen ihrer Eltern. Aus diesem Grund neigen diese Kinder später dazu, schlechte Angewohnheiten oder Verhaltensweisen wie Reizbarkeit und Aggression zu zeigen. [ 93 ]

Militär

Im Dezember 2020 erklärte der damalige Direktor des Nationalen Nachrichtendienstes, John Ratcliffe, in einem Leitartikel des Wall Street Journal, dass US-Geheimdiensterkenntnisse belegten, dass China an Soldaten der Volksbefreiungsarmee Menschenversuche durchgeführt habe, um „biologisch verbesserte“ Soldaten zu erschaffen. [ 94 ] [ 95 ]

Im Jahr 2022 berichtete die Militärakademie der Volksbefreiungsarmee über ein bemerkenswertes Experiment, bei dem Militärwissenschaftler ein Gen des Bärtierchens in menschliche embryonale Stammzellen einfügten . Ziel dieses Experiments war es, die potenzielle Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Soldaten gegen das akute Strahlensyndrom zu erforschen und dadurch ihre Überlebensfähigkeit nach einem nuklearen Fallout zu erhöhen. Diese Entwicklung verdeutlicht die Schnittstelle zwischen Gentechnik und militärischer Forschung mit dem Fokus auf die Verbesserung der Bioverfügbarkeit von Militärangehörigen. [ 96 ]

CRISPR/Cas9 -Technologien haben aufgrund ihrer potenziellen Anwendungen im militärischen Bereich Aufmerksamkeit erregt. Verschiedene Projekte sind im Gange, darunter solche, die sich auf den Schutz von Soldaten vor spezifischen Herausforderungen konzentrieren. So erforschen Wissenschaftler beispielsweise den Einsatz von CRISPR/Cas9 zum Schutz vor Erfrierungen , zur Reduzierung von Stress, zur Linderung von Schlafentzug sowie zur Steigerung von Kraft und Ausdauer. Die Defense Advanced Research Projects Agency ( DARPA ) ist aktiv an der Forschung und Entwicklung dieser Technologien beteiligt. Eines ihrer Projekte zielt darauf ab, menschliche Zellen so zu verändern, dass sie als Nährstofffabriken fungieren und dadurch potenziell die Leistungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit von Soldaten in anspruchsvollen Umgebungen optimieren. [ 97 ]

Darüber hinaus führen Militärforscher Tierversuche durch, um die prophylaktische Behandlung zum langfristigen Schutz vor chemischen Massenvernichtungswaffen zu untersuchen. Dabei werden nicht-pathogene AAV8-Vektoren eingesetzt, um den potenziellen katalytischen Biokatalysator PON1-IF11 in den Blutkreislauf von Mäusen einzubringen . Diese Initiativen unterstreichen die umfassendere Erforschung genetischer und molekularer Interventionen zur Verbesserung militärischer Fähigkeiten und zum Schutz des Personals vor verschiedenen Bedrohungen. [ 98 ]

Im Bereich der Leistungssteigerung durch Biooptimierung wurden Bedenken hinsichtlich der Verwendung von Nahrungsergänzungsmitteln und anderen biomedizinischen Präparaten durch Militärangehörige geäußert. Berichten zufolge nutzt ein erheblicher Teil der amerikanischen Spezialeinsatzkräfte Nahrungsergänzungsmittel zur Leistungssteigerung, doch das Ausmaß der Verwendung anderer Methoden der Leistungssteigerung, wie Steroide, Wachstumshormone und Erythropoietin, ist weiterhin unklar. Der Mangel an abgeschlossenen Sicherheits- und Wirksamkeitsstudien für diese Biooptimierungsmittel wirft ethische und regulatorische Fragen auf. Diese Bedenken sind nicht neu, da Probleme im Zusammenhang mit dem nicht bestimmungsgemäßen Gebrauch von Produkten wie Pyridostigminbromid und Botulinumtoxoid-Impfstoff während des Golfkriegs sowie dem Anthrax-Impfprogramm des US-Verteidigungsministeriums im Jahr 1998 Diskussionen über die Notwendigkeit einer umfassenden FDA-Zulassung für bestimmte militärische Anwendungen ausgelöst haben. [ 99 ]

Die Schnittstelle von Gentechnik , CRISPR/Cas9 -Technologien und militärischer Forschung wirft komplexe ethische Fragen hinsichtlich der potenziellen Erweiterung menschlicher Fähigkeiten für militärische Zwecke auf. Die Balance zwischen wissenschaftlichem Fortschritt, ethischen Standards und der behördlichen Aufsicht über geheime Projekte bleibt angesichts der Weiterentwicklung dieser Technologien von entscheidender Bedeutung. [ 100 ]

Datenbanken über mögliche Modifikationen

George Church hat eine Liste potenzieller genetischer Modifikationen zusammengestellt, die auf wissenschaftlichen Studien basieren und möglicherweise vorteilhafte Eigenschaften wie einen geringeren Schlafbedarf , kognitive Veränderungen, die vor Alzheimer schützen, Krankheitsresistenzen, eine höhere fettfreie Muskelmasse und verbesserte Lernfähigkeiten bewirken. Die Liste enthält außerdem einige zugehörige Studien und mögliche negative Auswirkungen. [ 101 ] [ 102 ]

Siehe auch

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