ArchivDeutsches Ärzteblatt50/2017Synthetische Pockenviren: „Die Katze ist aus dem Sack“

MEDIZINREPORT

Synthetische Pockenviren: „Die Katze ist aus dem Sack“

Dtsch Arztebl 2017; 114(50): A-2406 / B-2000 / C-1954

Zylka-Menhorn, Vera

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Kanadische Mikrobiologen haben im Labor Pferdepocken nachgebaut. Das Experiment führt vor Augen, dass auch die menschliche Variante des Variolavirus sich auf einfache Weise synthetisieren ließe.

Pockenviren sind in vieler Hinsicht ungewöhnlich. Eine mit einem Pockenvirus infizierte Zelle weist eine DNSSynthese außerhalb des Kerns auf, was sonst nur in intrazellulären Organellen wie Mitochondrien oder bei einer Infektion mit dem Hepatitis-B-Virus vorkommt. Foto: flickr.com/Phil Moyer
Pockenviren sind in vieler Hinsicht ungewöhnlich. Eine mit einem Pockenvirus infizierte Zelle weist eine DNSSynthese außerhalb des Kerns auf, was sonst nur in intrazellulären Organellen wie Mitochondrien oder bei einer Infektion mit dem Hepatitis-B-Virus vorkommt. Foto: flickr.com/Phil Moyer

Die Pocken auszurotten, hat Jahrzehnte gedauert und Milliarden Euro gekostet. Die Krankheit zurückzubringen, dürfte ein kleines Team heute ein halbes Jahr Arbeit und weniger als 100 000 Euro kosten. Das ist eine der Schlussfolgerungen aus einem bahnbrechenden Experiment, das der Mikrobiologe David Evans von der University of Alberta in Edmonton in Kanada bereits im vergangenen Jahr durchgeführt, aber bislang nicht publiziert hat“, schrieb Kai Kupferschmidt kürzlich in Science (DOI: 10.1126/science. aan7069) und der Süddeutschen Zeitung (SZ).

Pockenviren gehören aufgrund der hohen Infektiosität und Mortalität zu den gefährlichsten Krankheitserregern. Zum letzten Mal war die Krankheit, die im 18. Jahrhundert alleine in Europa 60 Millionen Menschen das Leben kostete, 1977 in Somalia aufgetreten. Kurz darauf wurden die Pocken von der Welt­gesund­heits­organi­sation (WHO) nach einem globalen Impfprogramm offiziell als ausgerottet erklärt. Und vor 21 Jahren hat die Weltgesundheitsversammlung (WHA) verfügt, die letzten Pockenviren zu vernichten.

Hitzige Debatte

Doch in den Hochsicherheitslaboren der CDC in Atlanta (USA) respektive des Staatlichen Forschungszentrums für Virologie und Biotechnologie in Nowosibirsk (Russland) lagern immer noch Virusproben ein. Seither läuft eine hitzige Debatte, ob diese letzten Proben für Forschungszwecke (antivirale Medikamante, Diagnostika) erhalten bleiben sollten, obwohl die Viren zur Herstellung eines Impfstoffes inzwischen nicht mehr benötigt werden. Zudem ist nicht ausgeschlossen, dass weitere Proben an anderen Orten lagern; so wurden 2014 versiegelte Ampullen mit gefriergetrockneten Pockenviren in einem Abstellraum in den National Institutes of Health (NIH) entdeckt.

Die Möglichkeit einer Freisetzung oder eines Missbrauchs (zum Beispiel als terroristische Waffe) ist somit nicht ausgeschlossen. Die Arbeiten des kanadischen Mikrobiologen Evans und Mitarbeitern geben dieser Situation nun eine neue Wendung: Ihnen ist es gelungen, Pferdepocken, die als in der Natur ausgestorben gelten, im Labor zu erzeugen. Zwar geht von Pferdepocken keine Gefahr für den Menschen aus, doch laut Experten könnte Gleiches auch mit der für den Menschen gefährlichen Variante geschafft werden.

„Keine Frage, wenn das mit Pferdepocken geht, dann geht das auch mit Variolaviren“, wird der Virologe Prof. Dr. med. vet. Gerd Sutter von der Universität München zitiert. Dies bestätigt auch Prof. Dr. Andreas Nitsche vom Zentrum für Biologische Gefahren und Spezielle Pathogene beim Robert Koch-Institut (RKI): Grundsätzlich bringe ein Master in einer Biologiewissenschaft das nötige Wissen mit, um diese Versuche durchzuführen.

Tatsache akzeptieren

Laut SZ wollte Evans mit seinen Experimenten auch die Diskussion um den richtigen Umgang mit den modernen Möglichkeiten wiederbeleben. „Die Welt muss einfach die Tatsache akzeptieren, dass man das machen kann, und jetzt müssen wir überlegen, was die beste Strategie ist, damit umzugehen.“ Denn es ist schier unglaublich, wie einfach man an die „Rohmaterialien“ für solche Virusexperimente gelangen kann.

Evans hat hierzu laut Science bei dem Regensburger Biotech-Unternehmen Geneart überlappende Abschnitte des Virusgenoms bestellt, jedes um die 30 000 Basenpaare lang. Damit gelang es ihnen, das Erbgut des Pferdepockenvirus zusammenzusetzen – insgesamt rund 212 000 Basenpaare. Dies schleusten die Forscher in Zellen, die mit einem anderen, ungefährlichen Pockenvirus infiziert waren. So wurde das künstlich produzierte Erbgut in Viruspartikel eingebaut, und es entstanden infektiöse Viren.

Evans hatte seine Versuche im November 2016 auf einem Treffen der Pockenexperten der Welt­gesund­heits­organi­sation in Genf vorgestellt. Im Mai hatte die WHO zwar einen Bericht des Treffens auf ihrer Webseite veröffentlicht, in dem die Studie kurz beschrieben ist, aber die Öffentlichkeit hat davon kaum Kenntnis genommen. Das alles habe „weder außergewöhnliches biochemisches Wissen oder Können noch bedeutsame Mengen an Zeit oder Geld gekostet“, heißt es in dem WHO-Bericht. Rund 6 Monate und 90 000 Euro genügten. Die Fachmagazine Science und Nature Communications wollten die heiklen Befunde nicht veröffentlichen. Doch der kanadische Forscher will seine Arbeit demnächst wieder zur Publikation einreichen.

Regulierung ist aussichtslos

Das humane Pockenvirus nachzubauen, ist zwar international geächtet. Doch lässt sich dies kaum kontrollieren. Labore sollen nicht mehr als ein Fünftel des Erbguts zusammensetzen, und DNA-Hersteller wie Geneart sind dazu angehalten, Bestellungen zu prüfen, um auszuschließen, dass es um Erbgut gefährlicher Erreger geht.

„Uns ist schon seit einigen Jahren klar, dass es im Grunde aussichtslos ist, diese Art von Aktivität zu regulieren.“ Evans betont, man müsse auch die Chancen der Technologie sehen. So hofft er, mithilfe des Virus Impfstoffe zu entwickeln.

Damit ist Evans nicht der einzige Wissenschaftler, der sich dafür ausspricht, solche Experimente kontrolliert durchzuführen. Denn: „Erst wenn eine allgemeine Impfung gegen die Pocken mit möglichst geringen Nebenwirkungen möglich ist, wäre dem Problem am wirksamsten zuvorzukommen.“

In Deutschland wurden vor über 10 Jahren Vorräte an Pockenimpfstoff eingelagert, mit denen im Notfall die komplette Bevölkerung geimpft werden könnte. Das ist der Impfstoff, der auch zur Eradikation in Deutschland und Teilen Europas verwendet worden ist. Zudem gibt es mittlerweile antivirale Substanzen, die in den USA entwickelt worden sind und kurz vor der Zulassung stehen.

Zum Beispiel die antivirale Substanz Tpox, das die Vermehrung von Pockenviren im Körper verhindert. Aber auch Wirkstoffe, die zur Therapie von Herpesvirus bedingten Erkrankungen eingesetzt werden, wie Brincidofovir, sind relativ vielversprechend. Das heißt, man kann nicht nur prophylaktisch impfen, sondern man könnte in einem Ausbruchsfall auch therapieren.

Ohnehin wird die Wahrscheinlichkeit eines Pockenausbruchs in Deutschland vom Bun­des­ge­sund­heits­mi­nis­ter­ium „als sehr gering“ angesehen. Nach Plänen des RKI sollen bei einem ersten Pockenfall in einem anderen Land medizinisches Personal und ausgewählte Berufsgruppen in Deutschland geimpft werden, um das öffentliche Leben aufrechtzuerhalten. Sobald ein Pockenfall in Deutschland auftritt, werden die Kontaktpersonen geimpft – und bei Bedarf auch Massenimpfungen durchgeführt.

Rechtslage in Deutschland

Und wie sieht die Rechtslage in Deutschland aus? „Eine solche Rekonstruktion des humanen Pockenvirus ist hierzulande gesetzlich nicht ausdrücklich verboten – sofern die einschlägigen Rechtsgrundlagen beachtet werden“, sagt der Vizepräsident des Robert Koch-Instituts, Prof. Dr. med. Lars Schaade, im Gespräch mit dem Deutschen Ärzteblatt: „Dies können zum Beispiel die Regelungen des Infektionsschutzgesetzes, der Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei Tätigkeiten mit Biologischen Arbeitsstoffen, des Gentechnikgesetzes, des Kriegswaffenkontrollgesetzes und des Gesetzes zu dem Übereinkommen vom 10. April 1972 über das Verbot der Entwicklung, Herstellung und Lagerung biologischer Waffen und von Toxinwaffen sowie über die Vernichtung solcher Waffen sein“, erklärt der Leiter des Zentrums für Biologische Sicherheit am RKI.

Schaade weist jedoch daraufhin, dass die Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina und die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der wissenschaftlichen Selbstregulierung Empfehlungen und einen Verhaltenskodex zum Umgang mit sicherheitsrelevanter Forschung verabschiedet haben (1, 2). Diese Empfehlungen würden grundsätzlich auch solche Experimente wie die Rekonstruktion von Pockenviren erfassen, „erlauben jedoch im Rahmen des Umgangs mit sogenannten Dual-use-Risiken ausdrücklich eine Abwägung von Risiko und Nutzen und stellen die Durchführung wissenschaftlicher Arbeiten letztlich in das verantwortliche Ermessen des Wissenschaftlers“.

Die WHO habe zudem seit 1994 (3) sehr spezifische Empfehlungen zum Umgang mit dem Erbgut des humanen Pockenvirus herausgegeben. Diese „WHO recommendations concerning the distribution, handling and synthesis of variola virus DNA“ (4) verbieten die Rekonstruktion von Variola-Viren ausdrücklich („Genetic engineering of Variola virus and attempts to pro-duce live Variola virus from DNA are strictly prohibited“). „Darüber hinaus ist der Besitz von mehr als 20 % des Variola-Virus-Genoms in einem Labor außerhalb der WHO-Kooperationszentren in den USA und Russland untersagt. Die Synthese beziehungsweise der Besitz von Variola-Virus-DNA-Fragmenten > 500 bp bedarf zudem der Genehmigung durch die WHO“, so Schaade.

Auf Beachtung hinwirken

Allerdings besitzen diese Empfehlungen nicht automatisch einen rechtlich verbindlichen Charakter; hierzu müssten die Mitgliedstaaten der WHO die Verbote in nationale Gesetzgebung überführen. „Doch auch ohne eine Umsetzung in nationales Recht ist jeder virologisch arbeitende Wissenschaftler gegenüber der Weltgemeinschaft in der Pflicht, die wichtigen Empfehlungen der WHO zu respektieren, um einen der größten Erfolge der Menschheitsgeschichte – die Ausrottung der Pocken – nicht zu gefährden. Wissenschaftliche Fachgesellschaften, Forschungseinrichtungen und forschungsfördernde Einrichtungen sind aufgerufen, die Kenntnis dieser Empfehlungen zu fördern und auf ihre Beachtung hinzuwirken“, resumiert Schaade.

Dr. med. Vera Zylka-Menhorn

Foto: Hampstead Photograp´her
Foto: Hampstead Photograp´her

3 Fragen an . . .

Dr. med. Dr. phil. Petra Dickmann M. A.
Risikokommunikation in Public Health and Health Security, Universitätsklinik Jena

Wegen der Ambivalenz von Forschung in einem sicherheitspolitischen Kontext – Stichwort „dual use“ – fordern Sie eine integrierte, institutionalisierte Risikokommunikation. – Überrascht Sie die Debatte über das synthetisch hergestellte Pockenvirus?

Mich erstaunt immer wieder die Latenzzeit, mit der die wissenschaftliche Gemeinschaft auf solche Versuche reagiert und dass reflexartig ein Verbot diskutiert wird. Doch mit einfachen Verboten wird dieser Problematik nicht beizukommen sein.

Einerseits gibt es schon eine vernünftige und gelehrte Dual-use-Awareness. Es gibt klare Regeln, welche Veränderungen erforscht werden dürfen und welche nicht, auch wenn es darum geht, Viren pathogener, leichter übertragbar oder resistenter zu machen.

Andererseits ist das Neue unseres Zeitalters noch nicht ausreichend reflektiert: Wie soll man mit der Informationsbasis des Materials, der DNA, umgehen? Wir können nicht einfach das Material einschränken, denn es fällt aus den herkömmlichen Rastern. Denn man kann aus den gleichen Bausteinen – im übertragenen Sinn – einen Panzer oder einen Krankenwagen bauen.

Für wie gefährlich halten Sie die Experimente?

Die Terrorwirklichkeit sieht derzeit anders aus – zur Gefahr werden Alltagsgegenstände wie Brotmesser, Lieferwagen, Gasflaschen oder eine Kiste Nägel.

Die Bedrohungen, die Evans aufzeigt, ist eine zukünftige. Daher ist jetzt der ideale Zeitpunkt, darüber zu reflektieren und kluge Entscheidungen zu treffen. Dafür braucht man eine Risikokommunikation, die sowohl die intellektuellen Konzepte als auch die praktischen Werkzeuge bereitstellt: Eine neugierige Wissenschaft und einen breiten interdisziplinären gesellschaftlichen Diskurs, um Gefahren besser zu verstehen und sie zu entschärfen.

Wie kann man die Problematik auflösen?

Das Kernproblem ist, dass Wissenschaftler bisher in Elfenbeinlaboratorien allein gelassen werden – und sporadisch schreckt die Gesellschaft auf. Was wir brauchen, ist ein langfristiger, interdisziplinärer Diskurs, der von unterschiedlichen Stakeholdern geführt wird: zum Beispiel Institutionen für Risikokommunikation, die Konzepte, Werkzeuge, Raum, Zeit und langfristige Förderung bereitstellen; aber auch kompetente Sozial- und Politikwissenschaftler, Ethiker, Recht- und Policy-Experten, sachkundige Medien und eine kritische Industrie, die bereit ist, Entscheidungen mitzutragen. All dies erfordert einen institutionellen Raum und eine kluge Organisation.

1.
http://www.leopoldina.org/uploads/tx_leopublication/2014_06_DFG_Leopoldina_Wissenschaftsfreiheit_-verantwortung_D.pdf
2.
http://www.dfg.de/download/pdf/dfg_im_profil/reden_stellungnahmen/2013/130313_verhaltenscodex_dual_use.pdf).
3.
http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/59062/1/WHO_CDS_BVI_94.3.pdf, Seite 8.
4.
http://www.who.int/entity/csr/disease/smallpox/handling-synthesis-variola-DNA.pdf?ua=1
1.http://www.leopoldina.org/uploads/tx_leopublication/2014_06_DFG_Leopoldina_Wissenschaftsfreiheit_-verantwortung_D.pdf
2.http://www.dfg.de/download/pdf/dfg_im_profil/reden_stellungnahmen/2013/130313_verhaltenscodex_dual_use.pdf).
3.http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/59062/1/WHO_CDS_BVI_94.3.pdf, Seite 8.
4.http://www.who.int/entity/csr/disease/smallpox/handling-synthesis-variola-DNA.pdf?ua=1

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