Klonen für jedermann?

Das Schema, nach dem Klonen funktioniert, dürfte seit der Geburt des schottischen Klonschafs Dolly fast jedem bekannt sein: Man nehme eine Eizelle von einem Schaf (wahlweise Rind, Frosch, Hund, Katze, Maus, Mensch), hole alles Erbmaterial heraus ("entkernen"), dann nehme man das Erbmaterial aus einer Zelle des zu klonenden Lebewesens, spritze es in die leere Eihülle ("Kerntransfer"), warte etwas. Fertig ist der Klon.

Vor einigen Wochen beschrieben südkoreanische Wissenschaftler "das Experiment, das die Welt verändern wird", so jedenfalls wurde ihre Arbeit von einigen Kommentatoren aufgefasst. Das Team um den Klonexperten Hwang Woo-Suk und den Reproduktionsmediziner Moon Shin-Yong von der Seoul National University hatte bekannt gegeben, dass es nicht nur menschliche Embryonen geklont, sondern daraus auch noch Stammzellen gewonnen habe. Das Protokoll ihrer Arbeit veröffentlichten die Forscher im Online-Ableger des Fachblatts "Science". "Nun gibt es ein Rezept zum Menschenklonen", riefen die Feuilletons und bunten Blätter.

Wenn es wirklich so einfach wäre, würden menschliche Klone längst unter uns leben. In Wirklichkeit ist das Kopieren von Lebewesen ein selten kunstvolles Handwerk:

Spendersuche Eizellen (Oozyten) von Menschen sind eine kostbare Ware. Während Rinderkloner einfach mit einer Kühlbox zum Schlachthof gehen, um dort Eierstöcke von Schlachttieren abzuholen, müssen Menschenkloner Spenderinnen finden, die eine mehrtägige, nicht risikofreie Hormonbehandlung über sich ergehen lassen. Die Hormone sollen dafür sorgen, dass während des Zyklus mehrere statt nur einer einzigen Zelle heranreifen. Mit einer langen Nadel ernten Ärzte schließlich die reifen Oozyten durch die Bauchdecke. Selektion Erfahrene Augen erkennen Qualitätsunterschiede bei Oozyten bereits unter dem Mikroskop. Die Zahl der anhängenden Cumuluszellen, die die Oozyte mit Nährstoffen versorgen, ist ein Auswahlkriterium. Bei Rinder-Oozyten legen die Experten außerdem Wert auf ein dunkles, regelmäßiges Erscheinungsbild. Von ihren 16 Spenderinnen ("Freiwillige, es gab keine Bezahlung") bekamen die Koreaner 242 Oozyten. Davon erachteten sie 176 als geeignet für die weitere Verarbeitung.

Mikrochirurgie Wenn er einer Oozyte ans Erbgut geht, zeigt sich das wahre Talent eines Kloneurs. Schnell muss er sein und vorsichtig, denn Eizellen sind empfindlich. Kleine Temperaturschwankungen reichen, um sie unbrauchbar zu machen. Sogar bei der Beleuchtung sind sie wählerisch: Leuchtstoffröhrenlicht mögen sie angeblich nicht. Für den Eingriff spannt sich der Zellchirurg in eine Maschine namens Mikromanipulator, die seine Handbewegungen so weit bremst, dass er mit seinen Werkzeugen die Eizelle nicht zerstört. Bei einigen Geräten steuern auch die Füße mit.

Entkernen Mit Händen und Füßen muss der Embryonenkonstrukteur die Zelle einerseits fixieren, andererseits manipulieren. Zunächst gilt es, das Erbgut der Oozyte zu entfernen. Der Begriff der Entkernung ist streng genommen falsch, denn zum Zeitpunkt des Eingriffs gibt es gar keinen Zellkern: Oozyten verharren während ihres Entwicklungzyklus mitten in einem Stadium (Metaphase II), in dem das Erbgut frei in der Zelle schwimmt, praktisch unsichtbar für das menschliche Auge. Nur das so genannte Polkörperchen am Rand der Oozyte gibt einen Anhaltspunkt: Aus bislang unbekannten Gründen liegt das Erbgut im Normalfall unmittelbar unterhalb dieser Struktur im Zytoplasma. Seit der Schöpfung Dollys ist es Stand der Technik, einfach mit einer feinen Glaspipette den Bereich unter dem Polkörperchen abzusaugen, in der Hoffnung, das gesamte Erbgut damit zu erwischen.

Was simpel klingt, ist vielleicht am besten mit dem Versuch vergleichbar, den Dotter eines rohen Eis mit einem Strohhalm herauszusaugen, der vorn an der Spitze eines schwebenden Hubschraubers angebracht ist. Das Team der Koreaner Hwang und Moon beschrieb nun eine neue, schonendere Methode der "Enukleation": Statt einen Teil des Zytoplasmas herauszusaugen, bohrten sie ein kleines Loch in die Eihülle und quetschten das Erbgut heraus. Durch diese Methode solle das Zellskelett aus Proteinen, das für die weitere Entwicklung des rekonstruierten Embryos sehr wichtig ist, weitgehend intakt bleiben.

Kerntransfer Wieder eine irreführende Bezeichnung: Kaum ein Kloner überträgt heute noch nackte Kerne. Meist verschmelzen sie die ganze "Spenderzelle" mit der erbgutentleerten Eizelle. Das Zytoplasma um den Kern herum fällt in der Zellchemie der Oozyte praktisch nicht ins Gewicht, weil die Eizelle mit im Schnitt 100 Mikrometer Durchmesser (ein zehntel Millimeter) um ein Vielfaches größer ist als eine Körperzelle (etwa zehn Mikrometer). Mit einer Glaspipette wird die Zelle (Hwang und Moon benutzten dafür die Cumuluszellen, die an den Eizellen heften) mit dem Spendererbgut unter die dicke Eihülle, die Zona pellucida, gespritzt. Im Idealfall gelingt das durch das erste gebohrte Loch in der Hülle. Ein kleiner Stromstoß lässt die beiden Zellkörper dann miteinander verschmelzen, und das Spendererbgut gelangt in die Eizelle.

Exzellent ausgebildete Routiniers erschaffen so in etwa fünfzehn Minuten einen Klon. Den koreanischen Experten, so raunte man sich kürzlich auf einer Tagung in den USA zu, genügen dazu zwanzig Sekunden. Das handwerk- liche Geschick der koreanischen Kloner könnte ihr ganzes Erfolgsgeheimnis sein, denn die Manipulationen stellen für die Eizelle einen traumatischen Eingriff dar - je länger die Prozedur dauert, umso schlechter die Erfolgsaussichten.

Aktivieren Trotz der harschen Behandlung verharrt die Eizelle weiterhin in der so genannten Metaphase II. In diesem Zustand wartet sie normalerweise im Eileiter auf eine befruchtende Samenzelle. Erst wenn ein Spermium die gummiartige Zona pellucida durchstößt, fährt die Oozyte in ihrem Programm fort und beginnt sich zu einem zweizelligen Embryo zu teilen. Im Klonlabor müssen die Wissenschaftler den Eizellen ein künstliches Startsignal geben - oft genügt es, die Kalzium-Konzentration im Zellkultur-Nährmedium zu erhöhen, um die Eizelle glauben zu lassen, sie sei befruchtet worden. Das funktioniert genauso bei Rinder- oder Schafzellen. Die Pause zwischen Elektrofusion und Aktivierung beeinflusst das Experiment entscheidend. Hwang, Moon und Kollegen waren am erfolgreichsten, wenn sie zwei Stunden verstreichen ließen. Auch darin ähnelt ihr "Rezept" dem Klon-Protokoll für Rinder.

Warten Nach der Aktivierung gibt es für den Wissenschaftler erst mal nichts mehr zu tun. Im Brutschrank bei 37 Grad Celsius entwickeln sich günstigstenfalls einige der geklonten Embryonen zu mehrzelligen Blastozysten. Was dabei passiert, ist ein praktisch vollständig unverstandenes Wunder: Substanzen im Zytoplasma der Eizelle reprogrammieren das Erbgut der eingebrachten erwachsenen Zelle so um, dass aus diesem Zellkonstrukt ein ganzer Organismus erwachsen kann. Bei diesem Vorgang verwandeln sich auch hochspeziali-sierte Zellen zurück in embryonales Universalgewebe, aus dem wieder jede beliebige Zellart hervorgehen kann. Das Protokoll des koreanischen Teams empfiehlt frisches Nährmedium am dritten Tag. Danach verschwinden die rekonstruierten Embryonen für weitere sechs Tage im Inkubator.

Ernte Nach etwas mehr als einer Woche ist es Zeit für eine Zwischenbilanz: Wie viele Embryonen haben sich wie oft geteilt? Nach dem erfolgreichsten Protokoll der koreanischen Forschergruppe entstanden aus 114 geklonten Zellen 29 Blastozysten. Bei mehr als der Hälfte aller natürlichen Schwangerschaften beim Menschen schafft der Embryo die Entwicklung nicht so weit und stirbt vorher auf dem Weg in den Uterus.

Scheideweg Theoretisch kann aus einer Blastozyste ein ganzer Mensch erwachsen, wenn sie intakt ist, ihr genetisches Programm funktioniert und sie sich in der Gebärmutter einnistet. Dieses Zellgebilde besteht aus dem so genannten Trophoblasten, aus dem im weiteren Verlauf der natürlichen Embryonalentwicklung die Plazenta werden würde, und der inneren Zellmasse, einem Haufen undifferenzierter Stammzellen, aus denen sich alle anderen Zellsorten entwickeln.

Das koreanische Team entschied sich an dieser Stelle für einen weiteren mikrochirurgischen Eingriff: die Isolierung der inneren Zellmassen, um daraus Stammzellen zu züchten. Dazu müssen die Forscher den Trophoblasten mit einem feinen Skalpell aufschneiden und die darin liegenden Zellen herausholen. Dieser Schritt ist handwerklich ähnlich anspruchsvoll wie die Oozyten-Präparation mit dem Mikromanipulator. Weil beide Arbeitsschritte Spezialwissen erfordern, werden sie meist von verschiedenen Experten durchgeführt.

Die koreanischen Experimente konnten nur gelingen, weil sich Koryphäen unterschiedlicher Disziplinen zu einem Team zusammengefunden hatten. Bislang haben Wissenschaftler geklonte Blastozysten nur bei Tieren zum vollständigen Lebewesen auswachsen lassen. Dass ihre Arbeit dies nun ändern könnte, glaubt Hwang Woo-Suk nicht: "Wir hatten selbst ungeheure Schwierigkeiten. Momentan kann das kaum jemand auf der Welt kopieren." Die kleinen, aber oft entscheidenden Details kann man ohnehin nicht in den Fachjournalen lesen. Die werden nur mündlich überliefert - im Labor, auf Kongressen oder nachts beim Bier. (sma)