Klonen


Klonen

Klonen (altgriechisch κλών: Zweig, Schössling) bezeichnet die Erzeugung eines oder mehrerer genetisch identischer Individuen von Lebewesen. Die Gesamtheit der genetisch identischen Nachkommenschaft wird bei ganzen Organismen wie auch bei Zellen als Klon bezeichnet. Das Erzeugen von identischen Kopien einer DNA wird hingegen als Klonieren bezeichnet.

Inhaltsverzeichnis

Begriffsklärung

Alle Pflanzen besitzen die Möglichkeit des natürlichen Klonens

In Zoologie und Botanik einerseits und der Reproduktionsmedizin und Zellbiologie andererseits wird bei der Definition des Begriffes Klonen von unterschiedlichen Bedingungen ausgegangen. So verstehen Zoologie und Botanik unter Klonen die teils natürliche, teils aber auch künstliche Entstehung neuer, erbgleicher Nachkommen aus größeren Gewebe- oder Organeinheiten eines Organismus. Einzellige Tiere, beispielsweise Amöben und Pantoffeltierchen, einige niedere Tiere, beispielsweise Polypen, alle Bakterien und alle Pflanzen besitzen die Möglichkeit des Klonens zur ungeschlechtlichen, d. h. vegetativen Vermehrung von Natur aus - Klonen stellt einen bedeutenden Beitrag in der Vermehrung dieser Lebewesen dar. Bei höheren Tieren ist die vegetative Vermehrung bedingt durch die wachsende Komplexität (d. h. die Zunahme der Zellzahl, die dauerhafte und weitgehend unumkehrbare Differenzierung der Zellen und der Bildung von Organen aus Geweben) sowie der ausschließlich heterotrophen Ernährungsweise nicht mehr möglich. Bei Amphibien können verlorene Extremitäten zwar unter Umständen vollständig regenerieren, das Heranwachsen eines kompletten Individuums aus einer Extremität, beispielsweise einem Bein, ist jedoch unmöglich.

Eineiige Zwillinge bilden einen natürlichen Klon

Im Gegensatz hierzu bezeichnet man in der Reproduktionsmedizin und Zellbiologe als Klonen im engeren Sinne die künstliche Erzeugung eines vollständigen Organismus oder wesentlicher Teile davon, ausgehend von genetischer Information (DNA), die einem bereits existierenden Organismus entnommen wurde. Hierbei wird in einem Zwischenschritt die Gewinnung bzw. Erzeugung von totipotenten Zellen nötig, in der Regel embryonaler Stammzellen. In allen Fällen kann auf diese Weise eine Ontogenese (Entwicklung) eingeleitet werden, die zu einem neuen, genetisch identischen Individuum führt, das als Klon bezeichnet wird. Der normalerweise nötige Vorgang der Fertilisation (Befruchtung), bei der zwei haploide („halbe“) Genome zweier Individuen zu einem neuen diploiden Chromosomensatz vermischt werden (Geschlechtliche Fortpflanzung), wird umgangen.

Bei höheren Organismen sind streng genommen alle Zellen trotz unterschiedlicher Funktionen Klone der befruchteten Eizelle (Zygote). Klonen (vegetative Vermehrung) ist somit Voraussetzung zur Bildung, Integrität und Funktion eines mehrzelligen Organismus, in dem alle Zellen das gleiche Erbgut tragen.

Das natürliche Pendant zum künstlichen Klonen ist die Entstehung eineiiger Zwillinge durch Teilung der Zygote und getrennter Entwicklung der „Tochterzygoten“ zu eigenständigen Embryonen. Umgekehrt kann ein künstlich erzeugter Klon eines bereits ausgewachsenen Individuums auch als sein zeitversetzt lebender eineiiger Zwilling bezeichnet werden.

Klontechniken

In der Landwirtschaft

In der Landwirtschaft hat die ungeschlechtliche, d. h. vegetative Vermehrung, das Klonen von Kulturpflanzen, eine sehr lange Tradition. Damit soll erreicht werden, dass das Genom von Kulturpflanzen, die in der Regel durch Züchtung gewonnen wurden und bestimmte genetisch determinierte Eigenschaften besitzen, durch die Vermehrung nicht verändert wird. Zum Beispiel sind aus Knollen entstehende neue Kartoffelpflanzen Klone, genauso alle Zwiebelpflanzen. Auch der gesamte Weinanbau beruht auf Stecklingsvermehrung und Rebsorten sind im biologischen Sinne Klone. Das Gleiche gilt für alle Apfelsorten und die meisten anderen Obstsorten, die vegetativ durch Pflanzenveredelung vermehrt werden.

Bei ausdauernden Kulturpflanzen, etwa bei Reben, wird meist klonenreines Pflanzgut in Verkehr gebracht, d. h. alle Reben eines bestimmten Klones stammen von einer einzigen Mutterpflanze ab. Somit ist gewährleistet, dass der gesamte Bestand innerhalb einer Kultur, etwa eines Weinberges, größtmöglich homogen ist. Der klonenreine Anbau wird teilweise mit uniformen Weinen in Verbindung gebracht, daher pflanzen einige Winzer mittlerweile Klonengemische, also verschiedene Klonherkünfte etwa der Sorte Riesling, an.

In der Zellbiologie und Reproduktionsmedizin

Klonen durch Nukleustransfer

Bei Embryonen höherer Organismen ist die Entnahme von Zellen vor dem 8-Zell-Stadium eine der Möglichkeiten zur Herstellung von Klonen. Theoretisch ist die Herstellung von acht genetisch identischen Organismen, die zusammen einen Klon bilden, durch diese Methode möglich.

Die heute verwendete Methode des Klonens beruht auf der natürlichen Entwicklung eines neuen Organismus nach Nukleustransfer des Erbmaterials in eine normale Eizelle. Es gibt bisher kein Verfahren, mit dem man aus einem ausgewachsenen Tier ein neues, identisches, ausgewachsenes Tier herstellen könnte.

Für einen Nukleustransfer wird dem zu klonenden Organismus eine Zelle entnommen und daraus der Zellkern isoliert. Dieser Zellkern wird in eine in vitro befruchtete Eizelle, deren Zellkern entnommen worden ist, eingesetzt. Zur Anregung des natürlichen Programmes der weiteren Entwicklung wird die Eizelle entweder einem Stromstoß oder einem chemischen Stimulus ausgesetzt.

Je nach Art der weiteren Verwendung wird mit der Zelle nun unterschiedlich verfahren, siehe dazu die entsprechenden Abschnitte.

Da die Mitochondrien der Eizelle, die über eigene Erbinformationen verfügen, bei diesem Vorgang nicht ausgetauscht werden, entsteht mit dieser Methode kein genetisch identischer Klon, es sei denn, die befruchtete Eizelle stammt vom Quellorganismus selbst. Ansonsten trägt der Klon im Zellkern die Erbinformation aus dem Quellorganismus, in den Mitochondrien aber die (Mitochondrien-)Erbinformation des Organismus, von dem die verwendete Eizelle stammt.

Therapeutisches Klonen

Beim therapeutischen Klonen wird der Embryo nach wenigen Zellteilungen zerstört und die einzelnen Zellen in eine Kultur zum weiteren Wachstum gebracht. Mit Hilfe geeigneter chemischer und biologischer Stimuli (Wachstumsfaktoren) lässt sich aus diesen Stammzellen möglicherweise jede Gewebeart, vielleicht sogar ganze Organe züchten, oder die Stammzellen werden direkt in den Körper des Patienten eingebracht. Im Januar 2008 berichtete eine US-amerikanische Forschergruppe in einem Fachartikel, ihr sei erstmals das Klonen menschlicher Zellen gelungen. Die Blastozysten entwickelten sich dem Fachartikel zufolge bis zum 4. Tag nach dem Zellkerntransfer.[1]

Der Vorteil dieser geklonten embryonalen Stammzellen liegt zum einen gegenüber adulten pluripotenten Stammzellen in der (zur Zeit noch) größeren Vielfalt an züchtbaren Gewebearten und zum anderen gegenüber fremder bereits existenter embryonaler Stammzellen (z. B. aus überzähligen Embryonen von IVF-Versuchen) in der weitgehend vollständigen genetischen Identität dieser Stammzellen mit dem Patienten (nur das Genom der Mitochondrien (ca. 0,002% des Gesamtgenoms) entspricht bei einer fremden Eizellspende nicht dem Genom des Patienten). Damit ist eine immunologische Abwehrreaktion des Empfängerkörpers weitgehend ausgeschlossen. Gefahren, wie das Entstehen von Tumoren (Krebs) durch diese Stammzellen, sind noch nicht abschätzbar und müssten vor einer Anwendung dieser Methode am Menschen wohl erst noch abgeklärt werden.

Reproduktives Klonen

Beim reproduktiven Klonen wird der Embryo von einer Leihmutter ausgetragen.

Das Schaf Dolly war das erste geklonte Säugetier (hier ausgestellt im Royal Museum of Scotland)

Die Methode des Nukleustransfers ist bis heute bei vielen Säugetieren gelungen. Bei Tieren verlief das Klonen bereits erfolgreich[2] beim Hausschaf (Dolly, Juli 1996), bei der Hausmaus (Cumulina, Dezember 1997), beim Hausrind (Juli 1998), bei der Hausziege (Oktober 1998), beim Hausschwein (März 2000), Mufflon (Juli 2000), Gaur (Januar 2001) und Hauskaninchen (Mai 2001), bei der Hauskatze (CC, Dezember 2001) und Wanderratte (November 2002), beim Maultier (Mai 2003) und Hauspferd (Prometea, Mai 2003), bei der Afrikanische Wildkatze (August 2003), beim Rothirsch (März 2004), Frettchen (März 2004), Wasserbüffel (März 2005),[3] Haushund (Snuppy, April 2005) und Wolf (Oktober 2005). 2007 wurde von Stammzellforschern erstmals ein Rhesusaffe geklont,[4] 2009 gaben Forscher aus Dubai bekannt, ein Dromedar (Injaz) geklont zu haben.[5] Heute werden vor allem Zuchtpferde mit hohen sportlichen Erfolgen bereits im größeren Umfang geklont. Im Jahr 2008 kamen in Südkorea sieben geklonte Drogenspürhunde zur Welt, die, so die Hoffnung der südkoreanischen Zollbehörde, ähnlich erfolgreich sein würden wie das Original, ein Golden Retriever namens „Chase“.

Die Ausbeute, also die Anzahl der tatsächlich entwickelten Organismen im Vergleich zu der Gesamtzahl an Zellen, die dem Nukleustransfer unterzogen worden sind, ist allerdings jedes Mal sehr gering. Nur wenige Promille bis Prozent der so erzeugten Eizellen entwickeln sich zu Embryonen und Föten und werden gesund geboren. Als Grund für die hohe Fehlerquote werden epigenetische Phänomene angenommen (Imprinting). Menschen wurden bisher nicht geklont.

Die seit den 1990er Jahren vom Menschen angewandte Technik des Klonens ermöglicht insbesondere die gleichförmige Vervielfachung von als nützlich erachteten kultivierten Pflanzen und Tieren, ohne die bei allen bisherigen Verfahren der Züchtung folgende Variation hinzunehmen.

2006 berichtete Karl Illmensee in den Archives of Andrology, er habe 2003 in den USA erstmals das Erbgut aus Körperzellen einer US-Amerikanerin in zehn Eizellen übertragen. 64 Stunden später habe sich aus einer der Eizellen ein achtzelliger Embryo entwickelt. 2004 und 2005 seien derartige Klon-Embryonen in die Gebärmutter von insgesamt fünf Erbgut-Spenderinnen eingepflanzt worden, ohne dass sich aber eine erfolgreiche Schwangerschaft daraus entwickelt habe.

Gesetzeslage

Während derzeit weltweit weitgehend Einigkeit besteht, dass das reproduktive Klonen von Menschen zu ächten ist und verboten sein sollte, so herrscht über die Zulässigkeit des therapeutischen Klonens erbitterter Streit, der sogar vor der UNO ausgetragen wurde. Dort hat man sich im Rechtsausschuss nicht auf eine Konvention zum Verbot des Klonens einigen können, weil etwa 60 Staaten unter der Führung Costa Ricas und der USA damit zugleich ein weltweites Verbot des therapeutischen Klonens verbinden wollte. Ebenso wenig fand der entgegengesetzte Vorschlag Belgiens die notwendige Zweidrittelmehrheit, der die Regelung des therapeutischen Klonens den einzelnen Staaten freistellen wollte. Am 8. März 2005 wurde eine unverbindliche Deklaration erarbeitet, die diesen Streit in der Schwebe lässt.

In Deutschland ist das reproduktive Klonen mittels embryonaler Stammzellen gemäß § 6 und das therapeutische Klonen nach § 1 Abs. 2 und § 2 Abs. 1 Embryonenschutzgesetz strafbar, weil durch die Entnahme der embryonalen Stammzellen aus dem jungen Embryo in vitro der Embryo nicht einem seiner Erhaltung dienenden Zweck verwendet wird. Ein reproduktives Klonen mithilfe induzierter pluripotenter Stammzellen statt embryonaler Stammzellen fiele hingegen nicht unter dieses Verbot.

Damit ist aber nicht gesagt, dass diese Form des Klonens für alle Zeiten unzulässig ist, weil der Gesetzgeber (Bundestag und Bundesrat) das Embryonenschutzgesetz entsprechend ändern könnte. Das wäre nur dann wiederum ausgeschlossen, wenn das therapeutische Klonen zugleich gegen die Menschenwürde des Embryos in vitro verstieße.

Diese Frage nach dem grundrechtlichen und bioethischen Status eines Embryos in vitro vor der Einnistung in den Mutterleib ist heftig umstritten und derzeit noch nicht geklärt. Die herrschende Meinung nimmt an, dass mit der Verschmelzung der Vorkerne von Ei- und Samenzelle zum Hauptkern der Zygote menschliches Leben entsteht, das sich von da an als Mensch weiterentwickelt und dem deshalb auch der Schutz der Menschenwürde nach Art. 1 GG zukommt. Dieser früheste Zeitpunkt, ab dem ein Lebensschutz jedenfalls begründbar erscheint, liegt auch dem Grundgedanken des Embryonenschutzgesetzes zu Grunde.

Allerdings ist auch in Deutschland die Ansicht im Vordringen begriffen, die den Lebensschutz des Grundgesetzes mit der Nidation, also der Einnistung des Embryos in den mütterlichen Organismus, einsetzen lässt. Das legen Erkenntnisse der medizinischen Anthropologie nahe, nach denen eine Wechselwirkung zwischen Embryo und Mutterkörper erforderlich ist, damit sich der Embryo überhaupt zu einem Menschen entwickeln kann. Ohne diesen Impuls, ohne Nidation entsteht niemals ein Mensch, der Embryo entwickelt sich gleichsam ins Nichts. Dieser Ansicht entspricht die geltende Rechtslage in Großbritannien.

Die rechtliche Lage in einzelnen Ländern der Europäischen Union zum Klonen hat das Max-Planck-Institut für ausländisches und internationales Strafrecht in einem Überblick erarbeitet.[6]

Klonen in Kunst und Literatur

Vor allem in zahlreichen Science-Fiction-Werken tritt reproduktives Klonen häufig als Mittel zur Fortpflanzung einer Spezies auf. So besteht die zivilisierte Gesellschaft in Aldous Huxleys Roman Schöne Neue Welt ausschließlich aus unterschiedlich entwickelten Klonen und in den berühmten Star-Wars-Filmen werden mehrere Millionen Klon-Krieger zum Aufbau von Armeen in einer Art Massenproduktion hergestellt. Hierzu werden riesige Klonkammern und Wachstumsbeschleuniger verwendet.

Zunehmend befassen sich viele Medien auch mit den unmittelbaren ethischen Folgen des Klonens. So beleuchtet der deutsche Film Blueprint, eine Verfilmung des gleichnamigen Buches von Charlotte Kerner, mit Franka Potente das Leben einer Pianistin und ihrer geklonten Tochter und der US-amerikanische Film Die Insel erzählt von Klonen, die als eine Art Ersatzteillager von einem Konzern gezüchtet und manipuliert werden. Auch in Ken Folletts Roman Der dritte Zwilling bekommt das Klonen von Menschen eine tragende Rolle. Die Protagonistin entdeckt durch ihre Forschungen zufällig ein Zwillingspaar, das sich nicht kennt. Im Laufe der Geschichte wird bekannt, dass es insgesamt acht Klone gibt, die vom Militär erzeugt wurden, um eine Art Super-Soldat zu kreieren.

Der deutsche Autor Andreas Eschbach beleuchtet das Klonen in seinem Sachbuch „Das Buch von der Zukunft“ und im Jugendroman „Perfect Copy“.

„Klonen“ in der Informatik

In der Schriftsprache gibt es in der Regel keine offizielle Verwendung dieses Ausdrucks außerhalb der Biologie.[7] Trotzdem hat er in der Informatik als Synonym für eine mehr oder weniger exakte Kopie Eingang in die Umgangssprache gefunden und hat oft eine wenig differenzierte Bedeutung. Der Ausdruck Klon bezeichnet hier:

  • In der Bildbearbeitung das Klonen als Kopiervorgang, bei dem kleine Bildteile an eine andere oft benachbarte Stelle kopiert werden und die Größe und Form des kopierten Bildteils durch das Nachführen mit der Maus bestimmt wird. Dieser Kopiervorgang eignet sich für größere detailarme Texturbereiche innerhalb eines Bildes, beispielsweise um Hautunreinheiten oder Lackkratzer „wegzuklonen“. Der geklonte Bereich kann ggf. an den Rändern zusätzlich durch Verwischen unauffällig gemacht werden. Die Hersteller solcher Software bezeichnen diesen Kopiervorgang programmübergreifend als Klonen, sodass der Ausdruck Eingang in den Sprachgebrauch gefunden hat; der Sprachgebrauch ist hier meist neutral ohne negative Konnotation.

Bei der negativen Konnotation des Ausdrucks „Klonen“ klingen andere Bedeutungen aus der Umgangssprache an, wie etwa abkupfern oder Ideenklau. Das bezeichnet insbesondere:

  • Nachbauten von Computern oder Computerbauteilen (z. B. früher häufig für IBM-kompatible Nachbaumodelle verwendet), wobei oft wenig differenziert wird zwischen einer Kopie (beispielsweise durch Lizenzbauweise), deren Aussehen und Funktion annähernd dem Original entsprechen oder Nachbauten, die lediglich die Funktionalität des Originals nachbilden; Der Ausdruck ist deshalb in seiner Bedeutung ungenau
  • Computerprogramme, die einem anderen Programm nachgebildet sind oder ihm auch nur in Aussehen oder Funktion ähneln, siehe Derivat (Software) und Abspaltung (Softwareentwicklung); während eine Kopie des Programms oder eine Kopie der Quelltexte noch ungefähr der ursprünglichen Bedeutung von „klonen“ entspricht, ist die Verwendung bei nachprogrammierten Anwendungen sprachlich irreführend

Siehe auch

Literatur

  • Jens Kersten: Das Klonen von Menschen. Eine verfassungs-, europa- und völkerrechtliche Kritik. Mohr Siebeck, Tübingen 2004, ISBN 3-16-148464-9.
  • Chih-Chung Chen: Rechtsfragen des therapeutischen Klonens. Eine Untersuchung am Beispiel biomedizinischer Forschung im Rechtsvergleich zwischen dem deutschen und dem taiwanesischen Recht. In: Medizinrecht in Forschung und Praxis, Bd. 7, Hamburg 2006, ISBN 3-8300-2669-2.

Weblinks

Einzelnachweis

  1. Andrew J. French et al.:Development of Human cloned Blastocysts Following Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT) with Adult Fibroblasts. In: Stem Cells. published online, 17. Januar 2008, Volltext (PDF)
  2. Die Angaben zu den zwischen 1996 und 2005 geklonten Arten entstammen einer Übersicht von Michael Detering in: Aufmarsch der Klonsteaks.Wirtschaftswoche Nr. 6, 2009, S.72–78
  3. news.xinhuanet.com vom 21. März 2005: First cloned buffalo born.
  4. dw-world.de vom 15. November 2007: Erstmals Affe geklont.
  5. derstandard.at vom 14. April 2009: „Das erste Klon-Dromedar ist auf der Welt“
  6. http://ivf.hez1-1.srv.hoster03.de/uploads/media/MPI_Uebersicht_Fortpflanzungsmedizin.pdf
  7. Das bezieht sich auf Standardwerke wie Duden und Wahrig

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