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London: Mikrobiologen tauschen Erbgut der Zellkraftwerke aus

London : Mikrobiologen tauschen Erbgut der Zellkraftwerke aus

Forscher haben Eizellen von Rhesusaffen so verändert, dass sie das Erbgut von zwei Individuen enthielten. Dabei handelt es sich einmal um DNA des Zellkerns und einmal um DNA der Mitochondrien, die sogenannte mtDNA.

Mitochondrien sind in jeder Zelle vorhanden und werden oft auch als Zellkraftwerke bezeichnet, da sie für den Energiestoffwechsel verantwortlich sind. Sie besitzen eine eigene DNA, die mit der Eizelle nur über die mütterliche Linie vererbt wird.

Krankheiten, die durch defekte mtDNA verursacht werden, könnten durch den Transfer von Kern-DNA von einer Zelle mit kranken Mitochondrien in eine mit gesunden Mitochondrien verhindert werden. Dies berichtet ein Forscherteam um Masahito Tachibana von der Universität von Oregon in Beaverton im Fachmagazin „Nature” (doi: 10.1038/nature08368).

Die Forscher führten Studien an Rhesusaffen durch, in deren Verlauf sie weiblichen Tieren Hautzellen entnahmen, die gerade im Begriff waren, sich zu teilen. In diesem Stadium ordnen sich die Chromosomen auf eine Weise an, die es den Wissenschaftlern erlaubt, sie der Zelle zu entnehmen, ohne sie zu beschädigen.

Im Anschluss transferierten sie die Chromosomen in die Eizelle eines anderen Weibchens, die auf die gleiche Weise geleert wurde. Diese Zelle befruchteten die Forscher mit männlichen Spermien und pflanzten den entstandenen Embryo der Chromosomenspenderin wieder ein. So konnten sie drei kleine Äffchen züchten, die zwar Kern-DNA ihrer Eltern besaßen, aber die Mitochondrien eines anderen weiblichen Tieres.

Jede Zelle besitzt mehrere Mitochondrien. Sie enthalten eine eigene ringförmige DNA. Bei der Produktion einer Eizelle schleust die sich teilende Zelle einige Exemplare der mtDNA in die Tochterzelle ein. Im Gegensatz dazu dringt vom Spermium bei der Befruchtung nur die Kern-DNA in den neu entstehenden Zellkern ein. Das Zellplasma mit allen Mitochondrien stammt von der Eizelle. Alles, was sich im Zellplasma befindet, wird nur von der Mutter auf die Nachkommen vererbt.

Mütterliche Defekte in der mtDNA werden also immer weitergegeben und nicht wie bei manchen anderen DNA-Defekten durch das väterliche Genom kompensiert. Zu den so verursachten Erkrankungen, sogenannten Mitochondriopathien, zählen Muskelkrankheiten, neurodegenerative Krankheiten, bestimmte Formen von Diabetes und Krebs.

Wenn es gelingt, die Technik auf menschliche Zellen zu übertragen, könnte sich so erblich vorbelasteten Familien eine Möglichkeit eröffnen, Kinder zu haben, ohne die Krankheiten weiterzugeben. Viele der Mitochondriopathien sind wie die meisten Gendefekte nach heutigem Wissenstand unheilbar. Die Ärzte können lediglich die Symptome bekämpfen. Mitochondrien sind in jeder Zelle enthalten und können weder ersetzt noch ausgetauscht werden.

Dies macht es schwierig, Krankheiten zu heilen, die mit der mtDNA zusammenhängen. Die im Vergleich zur Kern-DNA kleine mtDNA enthält lebenswichtige Informationen zum Bau der Mitochondrien selbst, sowie zur Produktion von anderen Zellbausteinen.