Klonen von Menschen schon möglich, aber wozu?

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1 SSM1 Seminar WS 2015 Klonen von Menschen schon möglich, aber wozu? Ao.Univ. Prof. Mag. Dr. Georg Weitzer Department für Medizinische Biochemie, Abteilung für Molekulare Genetik Zeitplan: 1. Woche: DO 08. und FR Woche: : MO, DI, DO und FR 3. Woche: MO und DI Jeweils Uhr Ort: Seminarraum 5, Hörsaalzentrum Med. Theoretische Institute, 1090 Schwarzspanierstr. 17, 1.OG Handout Sie finden die Vorlesung unter der URL: 1

2 Kurzbeschreibung: Im Juni 2013 wurde erstmals die Herstellung von humanen geklonten Blastozysten (durch sogenannten somatische Zellkerntransfer) und die Gewinnung von embryonalen daraus in dem Journal Cell publiziert. Nach einer Einführung über die Methode des Klonens, soll nach möglichen Anwendungen in Grundlagenforschung und Medizin in der rezenten Literatur gesucht werden. Lehrziel ist es, einen Überblick über die molekularen und zellulären Mechanismen, die beim Klonen ablaufen zu erlangen, sowie deren Potential zur Beantwortung von ungelösten wissenschaftlichen Fragen und zur Heilung von Krankheiten abschätzen zu können. Darauf aufbauend, soll auch die Fähigkeit geschult werden, eine notwendige ethisch Güterabwägung durchzuführen und Nutzen und Schaden von neuen Technologien auch abseits rein wissenschaftlich medizinischer Tatsachen und Notwendigkeiten zu erkennen. Klonen von Menschen: Es ist möglich aber wozu? um embryonale herzustellen. um diese als Ausgangsmaterial für Zelltherapien zu verwenden. Was sind die Probleme, die derzeit einer medizinische Anwendung von entgegen stehen? Ao. Univ. Prof. Dr. Georg Weitzer

3 Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Zelltherapie Organspende Somatische Biopsie In vitro Fertilisation Reprogrammieren Induzierte Pluripotente Gentherapie Eispende Organoide In vitro Differenzierung Isolierung reiner und funktioneller Zellen z. B.: Herzmuskelzellen Quellen der Abbildungen: 3

4 Humane (James Thomson, 1998) In vitro Fertilisation Reprogrammieren von somatischen Zellen (Shin'ya Yamanaka, 2006) Biopsie Reprogrammieren Induzierte Pluripotente 4

5 Reprogrammieren von somatischen Zellen (Shin'ya Yamanaka, 2006) Biopsie Reprogrammieren Induzierte Pluripotente Induzierte Herzzellen Durch somatischen Kern Transfer hergestellte humane (Shoukhrat Mitalipov, 2013; Dong Ryul Lee, 2014) Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Biopsie Eispende 5

6 Entfernen mitochondrialer Gendefekte durch Spindel Transfer (2001, 2009,?) Oozyten Spindel Transfer ( Klonen ) In vitro Fertilisation Eispende Humane somatische organspezifische (?) Organspende Somatische 6

7 Humane somatische organspezifische Organspende Blut Hirn Lunge Darm Somatische Einzige Therapie: Blutstammzellen im Knochenmark als Ersatz von leukämischen Zellen Molekulare Medizin I Georg Weitzer 13 Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Organspende Biopsie In vitro Fertilisation Reprogrammieren Eispende Induzierte Pluripotente Somatische 7

8 Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Organspende Biopsie In vitro Fertilisation Reprogrammieren Eispende Induzierte Pluripotente Somatische Was tun damit? Molekulare Medizin I Georg Weitzer 15 Inhalt Was sind Welche Arten von gibt es? Worin unterscheiden sich von anderen (somatischen) Zellen? Wo spielen in unserem Körper eine Rolle? Künstlich hergestellte Adulte / somatische Keimbahnstammzellen Künstliche Krebsstammzellen Film Georg Weitzer, LA Vorlesung

9 Inhalt Was sind Welche Arten von gibt es? Worin unterscheiden sich von anderen (somatischen) Zellen? Wo spielen in unserem Körper eine Rolle? Künstlich hergestellte Georg Weitzer, LA Vorlesung Worin unterscheiden sich von anderen Zellen? Selbsterneuerungsfähigkeit = nicht endend wollende Teilung zu identischen Tochterzellen. (In vivo gibt es auch die asymmetrische Teilung zu einer gleichbleibenden und einer sich weiter entwickelnden Zelle) Differenzierungspotenzial = Anzahl der Möglichkeiten in verschiedene somatische Zellen zu differenzieren. Totipotenz (Zygote und Blastomere) > Pluripotenz (ESCs) > Paucipotenz (HSCs) > Monopotenz (somatische Zelle) brauchen Nischen zum Überleben. (In vivo sind sogenannte Helfer oder Nischenzellen notwendig.) Die eigenschaften sind der Grundzustand einer jeden Zelle. = Alle sich daraus ableitenden zellulären Zustande sind reversibel. Georg Weitzer, LA Vorlesung

10 Inhalt Was sind Welche Arten von gibt es? Worin unterscheiden sich von anderen (somatischen) Zellen? Wo spielen in unserem Körper eine Rolle? Künstlich hergestellte Georg Weitzer, LA Vorlesung Woher kommen die embryonalen? Prägastrulationsentwicklung des Säugetierembryonen I E0 32 Zellen Zellen E 6.5 E 4.5 m: E2.5 h: E3.5 Implantation m: E3.0 h: E4.5 m: E4.5 h: E6.0 10

11 Isolierung von embryonalen Beim Menschen durch in vitro Fertilisation Georg Weitzer, LA Vorlesung Wo spielen in unserem Körper eine Rolle? Somatische oder adulte Keimzellen Georg Weitzer, LA Vorlesung

12 Tumorstammzellen und Krebs Melanome Tumorstammzellen Rezidivierender Tumor Georg Weitzer, LA Vorlesung Inhalt Was sind Welche Arten von gibt es? Worin unterscheiden sich von anderen (somatischen) Zellen? Wo spielen in unserem Körper eine Rolle? Künstlich hergestellte Georg Weitzer, LA Vorlesung

13 Herstellen von embryonalen durch Klonieren Sir John Gurdon, Nobelpreis für Medizin : Frosch geklont: Konstanz der DNA bewiesen Ian Wilmut and Dolly Shoukhrat Mitalipov: geklonte Menschen Blastozysten Embryonic stem cells Georg Weitzer, LA Vorlesung : Erste geklonte humane embryonale Human Embryonic Stem Cells Derived by Somatic Cell Nuclear Transfer Masahito Tachibana, Paula Amato, Michelle Sparman, Nuria Marti Gutierrez, Rebecca Tippner Hedges, Hong Ma, E... Cell, Volume 153, Issue 6, 2013, Georg Weitzer, LA Vorlesung

14 Gürteltiere klonen ihren einzigen Embryo und bekommen immer vier genetisch identische Junge. Nine banded armadillos consistently give birth to genetically identical quadruplets. LAVIES/NATIONAL GEOGRAPHIC/GETTY IMAGES LAVIES/NATIONAL GEOGRAPHIC/GETTY IMAGES Georg Weitzer, LA Vorlesung Herstellen von induzierten pluripotenten (ipscs) seit 2006 Shinya Yamanaka, Nobelpreis für Medizin 2012 Künstliche aus somatischen Zellen Proto Onkogen microrna binding protein Harold Weintraub 1987 MyoD macht aus Fibroblasten Muskelzellen Georg Weitzer, LA Vorlesung

15 Induzierte pluripotente zur Heilung von genetisch bedingten Erkrankungen Personalisierte Medizin Georg Weitzer, LA Vorlesung Was kann man mit geklonten machen? 15

16 Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Organspende Biopsie In vitro Fertilisation Reprogrammieren Eispende Somatische Induzierte Pluripotente In vitro Differenzierung Molekulare Medizin I Georg Weitzer 31 Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Organspende Biopsie In vitro Fertilisation Reprogrammieren Eispende Somatische Induzierte Pluripotente Gentherapie In vitro Differenzierung Molekulare Medizin I Georg Weitzer 32 16

17 Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Organspende Biopsie In vitro Fertilisation Reprogrammieren Eispende Somatische Induzierte Pluripotente Gentherapie In vitro Differenzierung z. B.: Oligodendrozyten zur Wiederherstellung der Myelinscheiden Isolierung reiner und funktioneller Zellen Molekulare Medizin I Georg Weitzer 33 Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Zelltherapie Organspende Somatische Biopsie In vitro Fertilisation Reprogrammieren Induzierte Pluripotente Gentherapie Eispende In vitro Differenzierung Isolierung reiner und funktioneller Zellen z. B.: Herzmuskelzellen Molekulare Medizin I Georg Weitzer 34 17

18 Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Zelltherapie Organspende Somatische Biopsie In vitro Fertilisation Reprogrammieren Induzierte Pluripotente Gentherapie Eispende Organoide In vitro Differenzierung Isolierung reiner und funktioneller Zellen z. B.: Herzmuskelzellen Molekulare Medizin I Georg Weitzer 35 Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Zelltherapie Organspende Somatische Biopsie In vitro Fertilisation Reprogrammieren Induzierte Pluripotente Gentherapie Eispende Organoide In vitro Differenzierung Isolierung reiner und funktioneller Zellen z. B.: Herzmuskelzellen 18

19 Welche Aspekte dieser Technologien sind beim Menschen derzeit noch nicht durchführbar bzw. anwendbar? Wo liegen die technischen Probleme, die derzeit einer medizinische Anwendung von entgegen stehen? Fortsetzung am Freitag, Vorgehensweise: 1. Suche und Auswahl der Primärliteratur zu diesem Thema. 2. Erstellen einer Literaturliste: 15 Zitate, keine Reviews. 3. Erarbeitung des Inhalts, um einen ersten Einblick zu erhalten. 4. Auswahl der am meisten interessierenden Primärliteratur (1 bis 3 Arbeiten) im Plenum. 5. Erarbeitung des Inhalts der gewählten Publikation(en). 6. Verfassen einer Pressemeldung (maximal 150 Wörter), Diskussion dieser im Plenum. 7. Erarbeitung eines inhaltlich zusammenpassenden Vortragsprogrammes. 8. PowerPoint Präsentation einer Publikation (8 Minuten Vortrag und 5 Minuten Diskussion). 9. Zusammenfassende Presseaussendung. 19

20 Sie finden die Vorlesung unter der URL: Welche Aspekte dieser Technologien sind beim Menschen derzeit noch nicht durchführbar bzw. anwendbar? Wo liegen die technischen Probleme, die derzeit einer medizinische Anwendung von entgegen stehen? 20

21 Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Zelltherapie Organspende Somatische Biopsie In vitro Fertilisation Reprogrammieren Induzierte Pluripotente Gentherapie Eispende Organoide In vitro Differenzierung Isolierung reiner und funktioneller Zellen z. B.: Herzmuskelzellen Wo liegen die technischen Probleme, die derzeit einer medizinische Anwendung von entgegen stehen? 1. Transplantation der Zellen ungelöst. 2. Herstellung von Organoide /künstlichen Geweben nur ansatzweise erforscht. 3. Transplantation von künstlichen Gewebe kaum versucht. 4. Reinigung des gewünschten Zelltyps nicht effizient genug. 5. Gentechnische Reparatur von Zellen ex vivo zu unsicher bzw. zu aufwendig. 6. In vitro Differenzierung der kaum steuerbar und ineffizient. 7. Somatische nicht kultivierbar und Eigenschaften zu wenig bekannt. 8. Organspende als Quelle für somatische derzeit nicht durch Biopsien zu ersetzten Abstossungsreaktionen und Infektionsrisiko. 9. Klonen als Quelle von patienten spezifischen ESCs extrem ineffizient; epigenetische Stabilität der SCNT hescs noch nicht erforscht. 10. Kompatibilität von Patientengenom und Mitochondriengenom der Eispenderinnen ungewiss. 11. Epigenetisches Gedächtnis der patienten spezifischen hipscs nicht auslöschbar. 12. Herstellung von hescs extrem aufwendig und nur im Rahmen der in vitro Fertilisation möglich. Qualität nicht gesichert. Molekulare Medizin I Georg Weitzer 42 21

22 Wo liegen die ethische Probleme, die derzeit einer medizinische Anwendung von entgegen stehen? 13. Das Wohlergehen des Patienten nicht garantierbar. Nutzen Risiko Abschätzung zu wenig präzise. (Punkte 1 7, 9 11) 14. Organspende Problematik, Verwendung von getöteten Föten. (Punkt 8) 15. Zerstörung oder Verhinderung von potenziell lebensfähigen Menschen. (Punkte 9 und 12) 16. Überteten des Instrumentalisierungsverbotes. (Punkte 8, 9 und 12) 17. Potenzielle Möglichkeit Menschen herzustellen. (Punkte 9, 11 und 12) Molekulare Medizin I Georg Weitzer 43 Wo liegen die Metaprobleme, die derzeit eine Entscheidungsfindung und Legislatur zur problematik erschweren? 18. Sehr viele biologische Grundlagen sind noch unbekannt. (Punkt 13) 19. Begriffe wie Leben oder Individuum nicht eindeutig bestimmbar. (Punkte 14 17) 20. Schutzwürdigkeit, Würde der Person oder Menschenwürde nicht eindeutig definiert. (Punkte 14 17) 21. Anspruchsberechtigung auf diese Therapieformen durch extrem hohe Kosten beeinflusst. Molekulare Medizin I Georg Weitzer 44 22

23 Warum ist Klonen von Menschen einer ethischen Güterabwägung zu unterziehen? Darum ist Klonen von Menschen einer ethischen Güterabwägung zu unterziehen? Zelltherapie Sicherheit Organspende Somatische Biopsie In vitro Fertilisation Somatischer Kern Transfer ( Klonen ) Reprogrammieren Induzierte Pluripotente Gentherapie Eispende Embryo Zerstörung Organoide In vitro Differenzierung Isolierung reiner und funktioneller Zellen z. B.: Herzmuskelzellen 23

24 Warum ist Klonen von Menschen einer ethischen Güterabwägung zu unterziehen? Gewinnung von es wird ein potenziell zum Leben fähiger menschlicher Embryo zerstört. es wird menschliches Leben vernichtet. Potenzial von inkl. ipscs es könnten Menschen daraus entstehen. Klonieren von Organismen es könnten Menschen daraus entstehen. Somatische setzen immer den Tod einer organspendenden Person voraus. In vitro Fertilisation: Eispende / Samenspende / Leihmutter / Präimplantationsdiagnostik etc. birgt immer die Gefahr der Instrumentalisierung von Menschen in sich. Klärung des moralischer Status des Embryos bzw. des toten Menschen. Es besteht die Notwendigkeit einer Güterabwägung! Ein unverzichtbarer Aspekt dieser Güterabwägung sind die hier geschilderten biologischen Grundlagen. Aber es bedarf offensichtlich mehr, um die aufbrechende Frage zu beantworten. Dürfen oder müssen wir mit arbeiten, wenn dabei potenzielles menschliches Leben in Gefahr ist? Unser Wissenshorizont ist für eine Beantwortung Entscheidend, aber er ändert sich ständig und wird erst durch Forschung an überhaupt ermöglicht! Georg Weitzer, Kalksburg

25 Probleme die bei der Diskussion der Stammzellforschung auftreten * Naturwissenschaftliche Fakten ontologischer Ebene Wir haben keine einheitlichen Begriffe für Embryo, Leben, Mensch,... und wir stehen vor dem Phänomen der Kontingenz des Lebens. ethischer Ebene Was ist die Würde des Menschen? a priori oder zu erwerbend? moralischer Ebene Kann / Muss ich alles menschliche Leben gleich behandeln? Konflikt: Sterben lassen oder Heilen (Triage) rechtlicher Ebene Wie läßt sich der moralische Anspruch rechtlich für alle festlegen? Unzählige Spielarten zwischen Deontologie (Pfichtenethik) und Utilitarismus (Möglichst größtes Wohl für möglichst viele). * Darf man oder soll man sogar mit und damit auch mit Lebewesen Forschungen betreiben? Georg Weitzer, LA Vorlesung

26 Religiöse Ethische Positionen im Bezug auf die Embryonenforschung Muslimische Interpretation Im Koran gibt es keine explizite Angaben über einen normativen Zusammenhang zwischen Beseelung und Schutzwürdigkeit des Blastozysten. Was nicht verboten ist, ist erlaubt. Jüdische Interpretation Der Fötus ist erst ab den 40 Tag beseelt. Was nicht verboten ist, ist erlaubt. Die Welt ist nicht perfekt, der Mensch muss sie verbessern (Tikkun Olam). Evangelische Interpretation Frühformen des Lebens sind gegenüber der Forschungsfreiheit bzw. dem Gesundheitsschutz auf die Waagschale zu legen. Katholische Interpretation Aus der a priori gesetzten Würde des Menschen ergibt sich eine negative Unterlassungspflicht. Es besteht ein Vorrang der negativen Rechtspflichten vor den positiven Tugendpflichten. Der Mensch darf in keinen seiner Entwicklungsstadien instrumentalisiert werden. Hinduismus Buddhismus Daoismus Konfuzianismus Shintoismus Instrumentalisierung früher Entwicklungsstadien teilweise erlaubt. Rechtliche Lage in Österreich Es ist untersagt mit Zellen, aus denen Menschen entstehen könnten zu experimentieren, außer wenn das Ziel die Fortpflanzung ist. ( in vitro Fertilisation). Es ist nicht untersagt mit bereits existierenden embryonalen Experimente zu machen. Georg Weitzer, Kalksburg

27 Positionen der Bioethik Kommission des Bundeskanzler amtes der Republik Österreich (März 2009) Position A Forschung an überzähligen Embryonen und existierenden hescs soll erlaubt werden. Der Embryo hat keinen spezifischen verfassungsrechtlichen Schutz. Grundlagenforschung ist nie aussichtslos und Wissensgewinn auch nicht ethisch bewertbar. Herstellung von Embryonen für die Forschung soll verboten bleiben. Position B Verbot der verbrauchenden und manipulierenden Embryonenforschung. Vernunft muss sich mit Nichtwissen begnügen. Fokus der Forschung auf adulte SSCs und ipscs. Eventuell Stichtagsregelung, die die Verwendung alter bereits existierenden hescs zuläßt. Georg Weitzer, Kalksburg Technologie: Anwendung in Produktionsprozessen. Ökonomie: Sind diese Ressourcen nachhaltig und leistbar? Medizin: Kann ich die Lebensqualität damit verbessern? Politik: Steuerung von Erkenntnisgewinn, Forstschritt und Schutz von Werten. Rechstwissenschaften: Reglementierung moralischer Ansprüche. Philosophie: Was ist Leben? Begriffsbestimmungen Ethik: Was sind schützenswerte Güter? Moral: Wie verhalte ich mich gegenüber verschiedenen Lebensformen? Chemie und Biologie der Chemie und Biologie der somatischen Zellen Georg Weitzer, LA Vorlesung

28 Sie finden die Vorlesung unter der URL: Vorgehensweise: 1. Suche und Auswahl der Primärliteratur zu diesem Thema. 2. Erstellen einer Literaturliste: 15 Zitate, keine Reviews. 3. Erarbeitung des Inhalts, um einen ersten Einblick zu erhalten. 4. Auswahl der am meisten interessierenden Primärliteratur (1 bis 3 Arbeiten) im Plenum. 5. Erarbeitung des Inhalts der gewählten Publikation(en). 6. Verfassen einer Pressemeldung (maximal 150 Wörter), Diskussion dieser im Plenum. 7. Erarbeitung eines inhaltlich zusammenpassenden Vortragsprogrammes. 8. PowerPoint Präsentation einer Publikation (8 Minuten Vortrag und 5 Minuten Diskussion). 9. Zusammenfassende Presseaussendung. 28

29 Beispiel für korrekte Literaturliste: 29