Gain-of-Function-Forschung: Muss das Verhältnis von biologischer Forschung, Sicherheit und Gesellschaft neu gedacht werden?

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  Quantumrun-Vorausschau
• 11. April 2022

Zusammenfassung der Einblicke

Die Gain-of-Function-Forschung (GOF), eine faszinierende Untersuchung der Mutationen, die die Funktion eines Gens verändern, ist zu einem wichtigen Instrument zum Verständnis von Krankheiten und zur Entwicklung vorbeugender Maßnahmen geworden, wirft jedoch auch erhebliche Sicherheitsbedenken auf. Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von GOF, von der Umwandlung von Kunststoffabfällen in synthetischen Treibstoff bis hin zur möglichen Entstehung gezielter Krankheiten als Biowaffen, offenbaren sowohl vielversprechende Chancen als auch alarmierende Risiken. Allerdings erfordern die langfristigen Auswirkungen dieser Forschung sorgfältige Überlegungen und ein verantwortungsvolles Management durch Regierungen und Industrien.

Gain-of-Function-Kontext

GOF untersucht Mutationen, die die Funktion oder das Expressionsmuster eines Gens oder Proteins verändern. Ein verwandter Ansatz, der Funktionsverlust genannt wird, besteht darin, ein Gen zu unterdrücken und zu beobachten, was mit Organismen ohne dieses Gen passiert. Jeder Organismus kann durch natürliche Selektion oder wissenschaftliche Experimente neue Fähigkeiten oder Eigenschaften entwickeln oder eine Funktion erlangen. Obwohl GOF-Experimente für die Entwicklung von Impfstoffen und Medikamenten der nächsten Generation nützlich sind, können sie auch erhebliche Sicherheitsbedenken aufwerfen.

Zum Kontext modifizieren Wissenschaftler Organismen mit verschiedenen Techniken, die auf den Fähigkeiten des Organismus und den gewünschten Ergebnissen basieren. Viele dieser Ansätze umfassen die direkte Veränderung des genetischen Codes eines Organismus, während andere beinhalten können, dass Organismen Bedingungen ausgesetzt werden, die Funktionen fördern, die mit genetischen Veränderungen verbunden sind. 

Die GOF-Forschung erregte erstmals im Juni 2012 große öffentliche Aufmerksamkeit, als zwei Forschungsgruppen preisgaben, dass sie ein Vogelgrippevirus mithilfe von Gentechnik und gelenkter Evolution so modifiziert hatten, dass es auf und zwischen Frettchen übertragen werden konnte. Einige Teile der Öffentlichkeit befürchteten, dass die Veröffentlichung der Ergebnisse einer Blaupause für die Produktion einer katastrophalen Pandemie gleichkäme. In den Jahren seitdem haben Forschungsförderer, Politiker und Wissenschaftler darüber diskutiert, ob solche Arbeiten einer strengeren Aufsicht bedürfen, um die versehentliche oder absichtliche Freisetzung einer im Labor erzeugten Seuche zu verhindern. 

US-amerikanische Finanzierungsagenturen, die in anderen Ländern durchgeführte Forschung unterstützen, verhängten schließlich im Jahr 2014 ein Moratorium für die GOF-Forschung mit hochpathogenen Vogelgrippeviren (HPAIV) und entwickelten gleichzeitig neue Protokolle zur Prüfung der Risiken und Vorteile. Das Moratorium wurde im Dezember 2017 aufgehoben. Die GOF-Forschung ist aufgrund der SARS-CoV-2 (COVID-19)-Pandemie und ihrer umstrittenen Ursprünge wieder ins Rampenlicht gerückt. Mehrere Wissenschaftler und Politiker behaupten, dass die Pandemie ihren Ursprung in einem Labor haben könnte, wobei die Pandemie wichtige Fragen in Bezug auf die GOF-Forschung aufwirft. 

Störende Wirkung

Die Untersuchung von GOF in Infektionserregern hat tiefgreifende Auswirkungen auf das Verständnis von Krankheiten und die Entwicklung präventiver Maßnahmen. Durch die Erforschung der zugrunde liegenden Natur der Wirt-Pathogen-Interaktionen können Wissenschaftler herausfinden, wie sich Viren entwickeln und Wirte infizieren. Dieses Wissen hilft bei der Entwicklung von Strategien zur Vorbeugung oder Behandlung von Krankheiten bei Mensch und Tier. Darüber hinaus kann die GOF-Forschung das Pandemiepotenzial neu auftretender infektiöser Organismen bewerten und so die öffentliche Gesundheit und Vorbereitungsbemühungen steuern, einschließlich der Entwicklung wirksamer medizinischer Maßnahmen. Es ist jedoch wichtig zu erkennen, dass diese Forschung mit spezifischen Biosicherheits- und Biosicherheitsrisiken verbunden sein kann, die einzigartige Risikobewertungs- und Minderungsstrategien erfordern.

Im Kontext der öffentlichen Gesundheit dient die GOF-Forschung als wichtiges Instrument zur Vorhersage von Veränderungen bei bekannten Viren. Durch die Hervorhebung wahrscheinlicher Mutationen wird eine verbesserte Überwachung ermöglicht, sodass Gemeinden diese Veränderungen umgehend erkennen und darauf reagieren können. Die Vorbereitung von Impfstoffen vor einem Ausbruch wird zu einer Möglichkeit, die möglicherweise Leben und Ressourcen rettet. Dennoch können die potenziellen Risiken der GOF-Forschung nicht ignoriert werden. Dies kann zur Entstehung von Organismen führen, die infektiöser oder virulenter sind als ihr Mutterorganismus, oder sogar von Organismen, mit denen aktuelle Nachweismethoden und Behandlungen nicht umgehen können.

Regierungen müssen möglicherweise in Infrastruktur und Bildung investieren, um sicherzustellen, dass die GOF-Forschung sicher und ethisch durchgeführt wird. Unternehmen, die im Gesundheitswesen und in der Pharmaindustrie tätig sind, können diese Forschung zur Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen nutzen, müssen sich jedoch möglicherweise sorgfältig mit den regulatorischen und ethischen Rahmenbedingungen auseinandersetzen. Einzelpersonen, insbesondere diejenigen in betroffenen Gemeinden, können von einer verbesserten Krankheitsprävention und -behandlung profitieren, müssen sich jedoch auch der potenziellen Risiken und gesellschaftlichen Debatten im Zusammenhang mit diesem leistungsstarken wissenschaftlichen Ansatz bewusst sein. 

Auswirkungen des Funktionsgewinns

Weitere Auswirkungen von GOF können sein:

• Wissenschaftler im breiten Bereich der Biowissenschaften sind in der Lage, fortgeschrittene Tests für zahlreiche wissenschaftliche Theorien durchzuführen, was zu einem tieferen Verständnis von Lebensprozessen und dem Potenzial für neue Entdeckungen in der Medizin, der Landwirtschaft und anderen wichtigen Bereichen führt.
• Die Entwicklung neuer Technologien und medizinischer Behandlungen für eine Reihe von Gesundheitsanwendungen führt zu besseren Patientenergebnissen, einer individuelleren Pflege und potenziellen Kosteneinsparungen in den Gesundheitssystemen.
• Gentechnisch veränderte Organismen zum Wohle der Umwelt, wie z. B. die Veränderung von E. coli, um Plastikmüll in einen synthetischen Kraftstoff oder einen anderen Rohstoff umzuwandeln, führen zu neuen Methoden der Abfallbewirtschaftung und potenziellen Energielösungen.
• Schurkenregime und -organisationen finanzieren die Entwicklung gezielter und arzneimittelresistenter Krankheiten zur Verwendung als Biowaffen, was zu erhöhten globalen Sicherheitsrisiken und der Notwendigkeit einer internationalen Zusammenarbeit im Bereich der Biosicherheit führt.
• Die erhöhte Fähigkeit, genetisches Material zu verändern, führt zu ethischen Debatten und möglichen Gesetzen rund um die menschliche Gentechnik, Designerbabys und die Möglichkeit unbeabsichtigter ökologischer Folgen.
• Das Wachstum der personalisierten Medizin durch genetische Analysen und maßgeschneiderte Behandlungen führt zu wirksameren Therapien, wirft aber auch Bedenken hinsichtlich der Privatsphäre, Diskriminierung und Zugänglichkeit für alle sozioökonomischen Gruppen auf.
• Das Potenzial der Biowissenschaften, durch die Entwicklung dürreresistenter Pflanzen und umweltfreundlicher Pestizide zu einer nachhaltigen Landwirtschaft beizutragen, was zu einer erhöhten Ernährungssicherheit und einer geringeren Umweltbelastung führt.
• Das Risiko eines ungleichen Zugangs zu fortschrittlichen biowissenschaftlichen Technologien und Behandlungen in verschiedenen Regionen und sozioökonomischen Gruppen, was zu größeren gesundheitlichen Ungleichheiten und potenziellen sozialen Unruhen führt.
• Die Integration von Biowissenschaften und Informationstechnologie führt zur Schaffung neuer Branchen und Beschäftigungsmöglichkeiten, erfordert aber auch eine umfassende Umschulung und Anpassung der Arbeitskräfte an neue Anforderungen des Arbeitsmarktes.

Fragen zu berücksichtigen

• Glauben Sie, dass die Risiken der GOF-Forschung die Vorteile überwiegen?
• Glauben Sie, dass private Unternehmen ihre Fähigkeit behalten sollten, GOF-Forschung durchzuführen, oder sollte die GOF-Forschung auf staatliche Labors beschränkt oder ganz verboten werden?