Der Beitrag von letzter Woche über DNA Science hat für Aufregung gesorgt, weil ich angedeutet habe, dass manche Menschen glauben, das Leben beginne zu einem anderen Zeitpunkt als der Empfängnis. Diese Woche geht es weiter mit der Frage, wie ein Forscher Leben erschaffen hat. Aber nicht irgendein Forscher – J. Craig Venter, jetzt Leiter von Synthetic Genomics Inc (SGI).
Eine großartige Lektüre
Ich lese normalerweise keine Bücher über DNA, weil ich Bücher über DNA schreibe. Aber als mir ein Exemplar von Dr. Venters neuem Buch Life at the Speed of Light (Viking; erscheint am 17. Oktober) angeboten wurde, konnte ich nicht widerstehen. Es ist nicht nur eine weitere Geschichte über die Genomsequenzierung, sondern Dr. Venters neuestes Werk befasst sich mit der synthetischen Biologie – der chemischen Erzeugung eines einfachen Genoms, das dann in eine empfängliche Zelle ohne eigenes Genom übertragen wird. Die Erschaffung von Leben, die Entnahme von Proben aus verschiedenen Umgebungen und die Suche nach Genomen – Metagenomik – sind das, womit er sich seit den Tagen des Humangenomprojekts beschäftigt.
Ich habe das Buch im Eiltempo durchgeblättert und mich bei jeder historischen Anekdote oder jedem erzählten Experiment, das zur Fähigkeit führte, den genetischen Hauptsitz einer lebenden Zelle zu rekapitulieren, in die Schulzeit zurückversetzt. Venters Begeisterung ist spürbar, auch wenn sie ein wenig an Captain Kirk erinnert: „Wir waren nun bereit zu versuchen, dorthin zu gehen, wo noch niemand zuvor gewesen war, nämlich ein ganzes bakterielles synthetisches Genom zu schaffen und zu versuchen, die erste synthetische Zelle herzustellen.“
Das winzige Genom von Mycoplasma genitalium, mit nur 582.970 Basen das kleinste eines freilebenden Organismus, inspirierte das erste synthetische Genom. Die Geschichte der Schaffung der ersten synthetischen genomgesteuerten Zelle ist keine „Wir sind doch so genial“-Geschichte, denn Venter streut die Irrwege und Misserfolge mit den hart erkämpften Erfolgen ein.
Ein Beispiel: Deinococcus radiodurans als Modell für das Zusammenfügen eines Genoms, denn dieses Bakterium tut genau das, nachdem die Strahlung sein Genom in Stücke zerfetzt hat. Es nutzt ein hervorragendes Reparatursystem und verfügt praktischerweise über zusätzliche Kopien seines Genoms. Hilfreich war, dass Venter und sein Team am Institute for Genomic Research (TIGR) das Genom des Organismus 1999 sequenziert hatten: Brillant! dachte ich. Aber dann schrieb Venter: „Nach einer enormen Anstrengung waren wir gezwungen, aufzugeben. Wir waren in eine Sackgasse geraten und brauchten eine neue Strategie“. Das Team machte sich schließlich die Hefe Saccharomyces cerevisiae zunutze, um das synthetische Genom zu testen.
Zunächst entstand ein synthetisches Chromosom, das den Namen Mycoplasma genitalium JCVI-1.0 erhielt. Bei den abschließenden Experimenten wurde das synthetische Genom in verschiedene Mycoplasmen eingeschleust, wodurch sich eine Art in eine andere verwandelte. Kurz vor dem Ende kam es zu einer weiteren Panne: eine Deletion von einer Base, die das Drei-Basen-Leseraster durcheinanderbrachte und zu Kauderwelsch-Genomen führte. Aber die Korrektur dieses Fehlers funktionierte. Die Forscher fügten sogar ihre Namen in das neu erstellte Genom ein, indem sie ein Lexikon von DNA-Tripletts verwendeten, die Buchstaben des Alphabets entsprechen und als „Wasserzeichen“ verwendet werden, um synthetisches Leben von der alten Art zu unterscheiden.
Die Geburtsanzeige für die erste synthetische genomgesteuerte Zelle erschien in der Online-Ausgabe von Science vom 20. Mai 2010: Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome. Ihr Name: Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0.
Das erste Drittel des Buches schildert die Entdeckungen und Erfindungen, die zur Schaffung von synthetischem Leben führen, während das mittlere Drittel – für den Durchschnittsleser manchmal etwas zu detailliert – die Schaffung selbst beschreibt. Im letzten Drittel werden die Reaktionen und Auswirkungen untersucht.
Venter räumt bereitwillig die Skeptiker ein – ich gehörte zu ihnen -, die behaupten, dass die Schaffung von Leben bedeutet, dem Genom zu erlauben, die Zelle um sich herum zu formen, und nicht eine bestehende zu übernehmen, wie ein Einsiedlerkrebs, der sich in einer verlassenen Muschel niederlässt. Aber selbst eine Zelle zu mieten, anstatt eine eigene zu bauen, ist beängstigend, weil es die Beschränkungen der natürlichen Selektion umgeht. „Die synthetische Biologie befreit das Design des Lebens von den Fesseln der Evolution“, schreibt Venter. Die Sprache neigt zum Anthropomorphen, was häufig vorkommt, wenn man versucht, das Wunder der Evolution zu erfassen. Aber Zellen haben nicht „kooperiert“, um mehrzellige Organismen zu bilden. Die Evolution ist ein Auf und Ab von überlebenden Phänotypen, die auf selektivem Druck beruhen, vielleicht durch Mutation optimiert und durch genetische Drift verändert werden. Sie ist kein willentliches Streben.
Wie gute Wissenschaft wirft auch Life at the Speed of Light mehr Fragen auf als es beantwortet. Wissen wir genug, um mit der Technologie des synthetischen Lebens Zellen zu schaffen, die die Welt verbessern können? Könnte die Idee des einen Erfinders, die Welt zu verbessern, zur Waffe des anderen werden? Welche unvorhergesehenen Folgen hat die Schaffung von Genkombinationen, die in der Natur nicht vorkommen? Kann sich die Gemeinschaft des synthetischen Lebens selbst kontrollieren und das abwehren, was mein Doktorvater Thom Kaufman 1978 als „dreiköpfige lila Monster“ bezeichnete, als die Pioniere der rekombinanten DNA-Technologie die heute noch geltenden Sicherheitsvorkehrungen einführten.
Venter spricht die Gefahr des „doppelten Nutzens“ an, konzentriert sich aber mehr auf glücklichere Anwendungen: Impfstoffe, die eine Grippepandemie verhindern könnten, Alternativen zu Antibiotika und neue Energiequellen aus unerforschten Teilen des Planeten und möglicherweise darüber hinaus. Wenn jemand eine marsianische Energiequelle nutzbar machen könnte, dann er.
Meeting Craig Venter
Ich hatte einige interessante Begegnungen mit Dr. Venter. Der Mann hat in manchen Kreisen einen Darth-Vader-ähnlichen Ruf, aber meine flüchtigen Kontakte mit ihm waren recht positiv.
Am Anfang meiner Karriere, als ich hauptsächlich für The Scientist und Genetic Engineering News schrieb, war CV immer verfügbar, um ein Zitat zu geben, leicht zu erreichen am Telefon in jenen Vor-Internet- und Vor-Genom-Tagen.
Im Jahr 1999 interviewte er mich für einen kurzen Schreibauftrag – er wollte einen Atlas normaler, nicht krankheitsbedingter Merkmale erstellen, nur war das Genom noch nicht sequenziert worden. Als ich ihn bei Celera Genomics traf, fühlte ich mich ein wenig wie Dorothy, die dem großen und mächtigen Zauberer von Oz begegnete, aber so war er überhaupt nicht. Innerhalb weniger Minuten beendeten wir gegenseitig unsere Sätze.
Ein Jahr später, Mitte Winter 2000, stand ich vor einem Rätsel. Die vierte Auflage meines Lehrbuchs der Humangenetik sollte im Juli erscheinen, ich konnte nach April keine weiteren Änderungen mehr vornehmen, und ich wusste, dass die beiden Teams, die das menschliche Genom sequenzierten, auf die Ziellinie zusteuerten. Wer würde der Erste sein? Und wann? Und, was am wichtigsten ist, würde es bis zum Herbst fertig sein, wenn mein Buch in den Händen der Studenten sein würde?
Die Regierungsvertreter riefen mich nicht zurück. CV mailte mir, dass er mir nichts sagen könne. Ich wusste, dass etwas im Busch war. Also schickte ich ihm eine Testfrage:
Wenn ich in einem Genetikbuch, das im Juli 2000 veröffentlicht wurde, schreiben würde, dass das menschliche Genom sequenziert worden ist, wäre das (a) richtig oder (b) falsch. Er antwortete.
Einige Jahre später hielt Dr. Venter die Abschlussrede auf der Jahrestagung der American Society of Human Genetics. Es waren nicht allzu viele Teilnehmer anwesend. CV beschrieb seine Risikovarianten für Alzheimer und Herz-Kreislauf-Erkrankungen und gab außerdem bekannt, dass er blaue Augen, eine Vorliebe für abendliche Aktivitäten und die Suche nach Neuem sowie eine Neigung zu Drogenmissbrauch hat. „Ich kann zwei doppelte Milchkaffees trinken und sie mit einem Red Bull runterspülen, ohne dass es mich beeinträchtigt“, erfuhr er auch aus seiner Genomsequenz. Als er sein Genom mit dem des DNA-Entdeckers Jim Watson verglich, scherzte Venter: „Sie würden es aufgrund unseres Aussehens wahrscheinlich nicht vermuten, aber wir sind beide glatzköpfige, weiße Wissenschaftler.“
Das, was mich an Craig Venters langer Forschungskarriere am meisten begeistert hat, war die Sequenzierung des Mycoplasma-Genoms, eines Organismus, der so reduziert ist, dass er den minimalen Gensatz, der für das Leben erforderlich ist, enthüllen könnte. In meinem Lehrbuch war diese Idee immer enthalten. Und da Mycoplasma so klein ist, bot es ein Ziel, falls man versuchen wollte, eine lebende Zelle zu schaffen. Und genau das haben Dr. Venter und seine vielen Kollegen getan. Und wieder überschnitt sich meine Karriere.
Am 20. Mai 2010 nahm ich am Präsidentensymposium der Jahrestagung der American Society of Gene and Cell Therapy in Washington DC teil. In einem Raum voller 2.000 Genetiker, von denen viele weinten, betrat ein 9-jähriger Junge die Bühne – Corey Haas konnte dank einer Gentherapie wieder sehen. Seine Geschichte ist das Thema meines Buches The Forever Fix: Gene Therapy and the Boy Who Saved It (St. Martin’s Press, 2012).
Ich hatte mich gewundert, warum die Pressekonferenz zur Gentherapie so schlecht besucht war und keine offensichtlichen Medienvertreter bei der historischen Präsentation anwesend waren. Denn auf der anderen Seite der Stadt verkündete Craig Venter, dass er Leben erschaffen hatte, was mich zu meinem Blogbeitrag Creating Life and Curing Blindness inspirierte.
Meine überraschendste Erinnerung an einen Vortrag von Venter war der auf dem 4th International Meeting on Single Nucleotide Polymorphisms and Complex Genome Analysis, das vom 10. bis 15. Oktober 2001 in Stockholm stattfand. Aufgrund der jüngsten Anschläge vom 11. September war die Teilnehmerzahl gering. The Scientist hatte mich geschickt, damals, als dies noch möglich war. CV erschien nicht nur, sondern schockierte die spärliche Menge, als er, nachdem er eine halbe Stunde lang gesprochen und vorausgesagt hatte, dass die Sequenzierung des menschlichen Genoms eines Tages zwei Stunden dauern würde, plötzlich verstummte.
Craig Venter senkte seinen Kopf für eine unangenehm lange Zeit, als hinter ihm Bilder von Ground Zero aufleuchteten. Als er schließlich aufschaute, aber immer noch nicht auf den Bildschirm blickte, sagte er unter Tränen: „Diese Dias sind für mich schwer anzuschauen, und das sollten sie auch für Sie sein. Ich war letzte Woche dort. Die Gerichtsmediziner haben Celera gebeten, bei der Sequenzierung zu helfen und unsere Hochdurchsatzmethoden einzusetzen, um die Überreste für die Familien zu identifizieren. Also habe ich diese Fotos gemacht.“ Wieder langes Schweigen. „Ich hätte nie gedacht, dass wir jemals DNA-Forensik auf diesem Niveau und aus diesem Grund betreiben müssten.“
Ich bin froh, dass er heute einen neuen Grund hat – zu erforschen, was das Leben tun kann.