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Gentechnologie:

Know how mit Dual-‐Use-‐Aspekten

Biologische Grundlagen der Friedensforschung

Carl Friedrich von Weizsäcker-Zentrum für Naturwissenschaft und Friedensforschung Forschungsstelle

Biologische Wa"en und Rüstungskontrolle

Mirko Himmel

22.04.2015

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Das Mäusepocken-‐Experiment

Ziel: Künstlich induzierte ProdukBon von AnFkörpern gegen körpereigene Eizellen

Strategie: Rekombinantes Mäusepockenvirus kodiert zusätzlich für ein Protein der Eihülle, die folgende Immunantwort führt zur Zerstörung der Eizellen und damit zur Unfruchtbarkeit

OpFmierung: Verbesserte EffekBvität durch KoprodukFon von Interleukin-‐4

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Experiment schlägt fehl: rekombinantes Mäusepockenvirus ist auch für erfolgreich immunisierte Tiere tödlich!

Warum war dieses Experiment überhaupt möglich?

Was waren die technischen Voraussetzungen?

Was ist Gentechnik? Auf welchen biologischen Grundprinzipien beruht ihre Anwendung? Was sind mögliche Dual Use-‐ImplikaFonen der Gentechnik?

Gentechnik •  Technische Methoden zur Arbeit mit geneFschem Material basierend auf GeneBk, Molekularbiologie und Biochemie

•  Gezielte Veränderung vorhandener geneBscher Elemente oder neuarBge KombinaBon derselben (RekombinaFon)

•  Erzeugung gentechnisch veränderter Organismen (GVO) durch Übertragung dieser Elemente

Gentechnik •  Verschiedene Anwendungsbereiche:

–  Rote Gentechnik (z.B. Medizin)

–  Grüne Gentechnik (Pflanzenbiotechnologie)

– Weiße Gentechnik (Industrieanwendungen)

–  [Gelbe Gentechnik (Insektenbiotechnologie)]

Entwicklung der Gentechnik

Historischer Überblick •  Vererbung biologischer Merkmale: Wodurch erfolgt die Weitergabe geneBscher InformaBonen? Durch Proteine?! Vielleicht stabilisiert durch Nukleinsäuren (1869 entdeckt)?

•  Griffith Experiment (1928): Bakterien können biologische Eigenschaaen durch einen unbekannten Überträger („transformaBng principle“) untereinander austauschen („TransformaFon“, von S. pneumoniae S-‐ auf R-‐Stamm)

Historischer Überblick •  Avery et al. (1944): IdenBfizierung von Desoxyribonukleinsäure (DNS / DNA) als Überträger der MerkmalsinformaBonen zwischen Bakterien (und nicht Proteine, Lipide oder Polysaccharide)

•  Watson & Crick (1953): Aunlärung DNA-‐Struktur (u.a. mit Daten von Rosalind Franklin & Maurice Wilkins), erste mechanisBsche Erklärung der Vererbungs-‐vorgänge

Desoxyribonukleinsäure (DNS, engl. DNA)

Cytosin

Guanin

Adenin

Thymin

Phosphat

Desoxyribose

hpp://www.nature.com/scitable/topicpage/discovery-‐of-‐dna-‐structure-‐and-‐funcBon-‐watson-‐397

DNA-‐Doppelhelix

Ribonukleinsäure (RNS, engl. RNA)

Historischer Überblick •  Zentrales Dogma der Molekularbiologie (1958): Weg der Übermiplung geneBsch determinierter InformaBonen

DNA > RNA > Protein

•  GeneFscher Code (1966): 3 aufeinander folgende NukleoBde (Triplep) kodieren für eine Aminosäure

Historischer Überblick •  Humangenomprojekt (1990-‐2001): vollständige Sequenzierung des menschl. Genoms

•  Bakterien-‐Genom (1995): erstes Genom eines Prokaryoten (Haemophilus influenzae) sequenziert

•  Hefe-‐Genom (1996): erstes Genom eines Eukaryoten sequenziert

•  Pflanzen-‐Genom (2000): Genom von Arabidopsis thaliana sequenziert

Ambrogelly et al., Nature Chemical Biology 3, 29 -‐ 35 (2007)

GeneFscher Code

Aminosäuren

Black: standard codons Red: codon with changed assignments to the amino acids shown in the outer circle in blue (standard amino acids) or red (noncanonical amino acids). Filled squares denote stop codons. The blue asterisk indicates codons that may be unassigned in some organisms or organelles.

hpp://www.science-‐explained.com/theory/dna-‐rna-‐and-‐protein/ hpp://www.rise.duke.edu/

Vom Gen zum Protein

OrganisaFon eukaryoFscher Gene

Lokalisierung geneFscher InformaFonen

DNA (Chromosom)

Plasmid (lineares o. ringförmiges

DNA-‐Molekül)

Bakterien

DNA oder RNA

Viren

Archaeen

Eukaryoten

mtDNA (in Mitochondrien)

DNA (Chromosom)

Zellkern

Prokaryoten

Pflanzen: cpDNA

Anfänge der Gentechnik •  Entdeckung Ligasen (1967): verbindet freie DNA-‐Enden miteinander

•  Entdeckung RestrikFonsenzyme (1969): schneiden DNA-‐Moleküle im Bereich besBmmter NukleoBdsequenzen

•  Erste rekombinante DNA (1972): künstlich erzeugte NeukombinaBon von DNA-‐Moleküle

Anfänge der Gentechnik Cohen et al. (1973) (1): Gezielte KonstrukFon eines DNA-‐Moleküls („Plasmid“) mit neuer biologischer FunkFon (AnBbioBka-‐Resistenz)

Bakterielles Plasmid pSC102 (1)

(1) Proc Natl Acad Sci U S A. 1973 Nov; 70(11): 3240–3244

Quelle: Wikipedia

-‐> Erstmalig Erzeugung eines rekombinanten Organismus!

Anfänge der Gentechnik •  Gezielte ManipulaBon von DNA-‐Molekülen!

•  Übertragung biologischer Eigenschaaen durch gentechnische Arbeitsmethoden!

•  Asilomar-‐Konferenz (1973): Bewertung potenzieller Risiken gentechnischer Arbeiten (Bsp.: Erzeugung Tumor-‐auslösender Darmbakterien möglich?)

Historischer Überblick 1. Asilomar Konferenz

(01/1973, USA)

Gordon Konferenz (06/1973, USA)

N.A.S. Kommission über rekombinante DNA-‐Moleküle

(1973-‐1974, USA)

Schutzmaßnahmen für Mensch & Umwelt

-‐ Moratorium f. Arbeit m. rekombinanter DNA -‐ Expertenkommission -‐ Expertenkonferenz -‐ Richtlinien für Umgang mit rekomb. DNA

Einrichtung N.A.S. Kommission

2. Asilomar Konferenz (02/1975, USA)

Auyebung Moratorium Vorschläge für Richtlinien (Einteilung gentechn. Arbeiten in 4 Risikogruppen, techn. Sicherheitsmaßnahmen, Verbot best. Arbeiten mit hochpathogenen MO + Toxinen, großen Kulturvolumina, Freisetzungsversuche)

Historischer Überblick NIH-‐Richtlinie (07/1976, USA)

Genrichtlinien (1978, BRD)

Einteilung gentechn. Arbeiten in 4 Risikogruppen, Techn. Sicherheitsmaßnahmen Verbot best. Arbeiten mit hochpathogenen MO + Toxinen, großen Kulturvolumina, Freisetzungsversuche) Unterweisung Personal, Genehmigungsverfahren

EG Richtlinien (04/1990, EWG)

Gründung Zentrale Kommission für die Biologische Sicherheit (ZKBS) Richtlinien zum Schutz vor Gefahren durch in vitro neukombinierte Nukleinsäuren (in Anlehnung an NIH-‐Richtlinien)

„Richtlinie 90/219/EWG über die Anwendung geneBsch veränderter Mikrorganismen in geschlossenen Systemen” (Systemrichtlinie) „Richtlinie 90/220/EWG über die absichtliche Freisetzung von geneBsch veränderten Organismen in die Umwelt” (Freisetzungsrichtlinie)

Historischer Überblick Gentechnik-‐Gesetz

(06/1990)

Einteilung gentechn. Arbeiten in 4 Risikogruppen Techn. Sicherheitsmaßnahmen Genehmigungsverfahren Unterweisung Personal, Arbeitsschutz Freisetzung, Inverkehrbringen

Gesetzliche Regelungen

Gesetzliche Regelung •  Gentechnik-‐Gesetz (GenTG):

–  Schutz und Vorsorge vor schädlichen Auswirkungen gentechnischer Arbeiten und gentechnisch veränderter Produkte mit Rücksicht auf Mensch, Tiere und Pflanzen

–  Rechtlicher Rahmen für Herstellung und in Verkehr bringen gentechnisch veränderter Produkte bzw. durch GVO erzeugter Produkte

–  Rechtlicher Rahmen für Nutzung der Gentechnik für Forschung und wirtschaaliche Interessen

Begriffe nach § 3 GenTG

•  Organismus: Jede biologische Einheit, die fähig ist, sich zu vermehren oder geneBsches Material zu übertragen, einschließlich Mikroorganismen.

•  Gentechnische Arbeiten: Erzeugung, Vermehrung, Lagerung, Zerstörung oder Entsorgung sowie der innerbetriebliche Transport von GVO

•  Sicherheitsstufen: Gruppen gentechnischer Arbeiten nach ihrem Gefährdungspotenzial (S1 – S4)

•  GVO: Ein Organismus, mit Ausnahme des Menschen, dessen geneBsches Material in einer Weise verändert worden ist, wie sie unter natürlichen Bedingungen nicht vorkommt.

•  Vektor: Ein biologischer Träger, der Nukleinsäuresegmente in eine neue Zelle einführt.

Begriffe nach § 3 GenTG

•  Gentechnische Anlage: Einrichtung, in der gentechnische Arbeiten im geschlossenen System durchgeführt und bei der spezifische Einschließungsmaßnahmen angewendet werden..(Labor-‐, Tierhaltungs-‐ und Technikräume, ProdukBonsanlagen oder Gewächshäuser).

•  Laborsicherheitsmassnahmen: Festgelegte Arbeitstechniken und eine festgelegte Ausstapung von gentechnischen Anlagen.

•  Biologische Sicherheitsmassnahmen: Die Verwendung von Empfängerorganismen (z.B. E.coli K12 Stämme) und Vektoren mit besBmmten, gefahrenmindernden Eigenschaaen.

•  Freisetzung: Das gezielte Ausbringen von GVOs in die Umwelt.

•  Inverkehrbringen: Die Abgabe von Produkten an Dripe, soweit diese nicht zu gentechnischen Arbeiten in gentechnischen Anlagen oder für genehmigte Freisetzungen besBmmt sind

Gesetzliche Regelung •  Gentechnik-‐Gesetz (GenTG):

–  BegriffsbesBmmungen (GVO, Freisetzung, Inverkehrbringen)

–  Pflicht zur Risikobewertung –  Schutz-‐ und Vorsorgepflichten (Arbeitsschutz, Produktsicherheit, Umweltschutz)

–  Auflagen für Betrieb gentechnischer Anlagen (Genehmigung, Aufzeichnungspflicht, Sicherheitsbeauaragte, Sicherheitseinstufung der gentechnischen Arbeiten)

Gentechnische Arbeiten, bei denen nach dem Stand der Wissenschaa nicht von einem Risiko für die menschliche Gesundheit und die Umwelt auszugehen ist. S1

Gentechnische Arbeiten, bei denen nach dem Stand der Wissenschaa von einem hohen Risiko oder dem begründetem Verdacht eine solchen Risikos für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt auszugehen ist. S4

Gentechnische Arbeiten, bei denen nach dem Stand der Wissenschaa von einem mäßigen Risiko für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt auszugehen ist. S3

Gentechnische Arbeiten, bei denen nach dem Stand der Wissenschaa von einem geringen Risiko für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt auszugehen ist. S2

www.bvl.bund.de

Stand: 12/2013

Gentechnische Anlagen in Deutschland

Stufe Anzahl

S1 4594

S2 1506

S3 107

S4 4

Stufe Öffentliche Hand

Privat-‐wirtschao

Anzahl

S1 3583 906 4489

S2 1266 191 1457

S3 87 10 97

S4 4* 0 4 www.bvl.bund.de

Stand: 12/2013

Gentechnische Anlagen in Deutschland

Stand: 12/2010

Stufe Anzahl

S1 4594

S2 1506

S3 107

S4 4

Gentechnische Anlagen in Europa: S4-‐Labore

European biosafety labs set to grow. Nature 462, 146-‐147 (2009); Neu dazu gekommen: Labor in Budapest

Budapest

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Gentechnische Verfahren

EssenFelle Techniken •  DNA-‐Isolierung, Gelelektrophorese •  RestrikFonsverdau, LigaFon •  PolymerasekeqenreakFon (PCR) •  DNA-‐Klonierung (Vektoren, Spender-‐Empfänger-‐Systeme, SelekBonsmechanismen)

•  DNA-‐Transfer (TransformaBon, TransfekBon, TransdukBon)

•  DNA-‐Sequenzierung •  Regulierbare Genexpression (z.B. für Proteinherstellung)

PolymerasekeqenreakFon (PCR) •  Entwickelt 1983, v.a. durch Kary Mullis (Biochemiker) •  1993 Nobelpreis für Chemie (mit Michael Smith) Prinzip: VervielfälFgung von DNA-‐Abschniqen durch wiederholte

DNA-‐Synthese ausgewählter DNA-‐Bereiche

Gereinigte DNA (Template) OligonukleoBde („Primer“)

DNA-‐Polymerase NukleoBde (dNTPs)

Pufferlösung Mg2+-‐Salz

ATP

DNA-‐Template, DNA-‐Polymerase, anBsense-‐Primer, sense-‐Primer

PolymerasekeqenreakFon (PCR)

Wikipedia

Wikipedia

DNA-‐Fragmente

Auaragung DNA-‐Fragmente

Isolierung amplifizierter DNA-‐Fragmente

Wikipedia

hpp://www.shmoop.com/biotechnology/dna-‐technology.html

DNA-‐Sequenzierung

PCR

hpp://www.web-‐books.com/MoBio/Free/Ch9A1.htm

RestrikFons-‐ verdau

LigaFon in DNA-‐Plasmide

Plasmid-‐Transfer in E. coli

Prinzip der Klonierung (von rekombinanter

Plasmid-‐DNA)

Herstellung rekombinanter Proteine

hpp://www.ied.edu.hk/biotech/eng/classrm/explain/health3.jpg

Weitere Entdeckungen •  McClintock (1948, 1983): Entdeckung der Transposons („springende Gene“)

•  „Gene Silencing“ (1978): Ausschaltung einzelner GenfunkBonen durch AnFsense-‐OligonukleoFde

•  Gen-‐Knockout (1989): Strategien zur gezielten Ausschaltung von Genen in VersuchsBeren (v.a. Maus)

hpp://www.scinexx.de/wissen-‐aktuell-‐bild-‐7209-‐2007-‐10-‐08-‐9596.html

Gen-‐Knockout in der Maus

©Nobel FoundaFon

Beispiel für Knockout-‐Strategie

•  SäugeBere: je Gen 2 Kopien (Diploidie) •  Austausch zw. Chromosomenpaaren: homologe RekombinaFon

•  Erzeugung künstliches Chromosomen-‐fragment (targeIng construct) mit veränderter Gensequenz

•  Gene targeIng in vitro: Einschleusen Chromosomenfragment in embryonale Stammzellen (ESZ) und homologe RekombinaFon ergibt PopulaBon von ESZ mit verändertem Genom

•  InjekBon selekBerter rekomb. ESZ in Blastozyste und ImplantaFon in Uterus einer Leihmuper (AmmenBer)

•  Chimäre Nachkommenschao (Beispiel:„Mosaikmäuse“)

•  Nachfolgende Kreuzungen liefern homozygote transgene Mäuse

Originalmethode: DNA-‐InjekBon in befruchtete Eizelle

Gen-‐Knockout in der Maus Einsatz von Knockout-‐Mausmodellen für: •  Analyse von GenfunkFonen auf Ebene des gesamten

Organismus

•  Nachstellen von Krankheitsbildern (z. B. Einbringung einer krankheitsverursachenden GenmutaBon)

•  Erzeugung besonders empfindlicher VersuchsFere mit gesteigerter Neigung z. B. InfekBonskrankheiten oder Störungen des Stoffwechsels auszubilden

•  KondiFoneller Knockout: induzierbarer Gen-‐Knockout (z. B. in Abhängigkeit von Embryonalentwicklung)

„Gene Silencing“ •  AnFsense-‐RNA: einzelsträngige RNA (asRNA), inhibiert komplementäre mRNA

•  RNA-‐Interferenz, RNAi (1998): – miRNA (microRNA, 2001): dsRNA (17-‐24 bp), nicht vollständig komplementär, hemmen TranslaBon versch. mRNA-‐Spezies

–  siRNA (small interfering RNA, 1999): dsRNA (20-‐25 bp), vollständig komplementäre Basenpaarung, hemmen TranslaBon einer best. mRNA-‐Spezies

„Gene Silencing“

Ribosom Protein

DNA

TranskripBon

TranslaBon

mRNA

Aminosäuren (gebunden an

tRNA)

„Gene Silencing“

siRNA

Ribosom Protein

DNA

TranskripBon

TranslaBon

mRNA

Aminosäuren (gebunden an

tRNA)

Gen-‐Knockdown!

Abbau mRNA

„Gene Silencing“ Anwendungsbereiche:

•  Grundlagenforschung! Analyse von ProteinfunkBonen auf Einzelzellebene möglich

•  TherapeuBsche Ansätze?? Gezielte Hemmung schädlicher GenfunkBonen??

•  Biotechnologie?!

Rekombinante Proteine

Rosano & Ceccarelli, FronBers in Microbiology, 2014

Expressionsvektoren: Zielprotein + FunkBonseinheiten


Zielprotein GFP

Wikipedia hpp://www.pediatrics.wisc.edu/research/ research-‐groups/hupenlocher/

Fusionsprotein

Green Fluorescent Protein

Fluoreszenzanregung durch blaues Licht

488nm 509nm


Zielprotein GFP

Fusionsprotein

Wikipedia hpp://www.pediatrics.wisc.edu/research/ research-‐groups/hupenlocher/

Markierung von Strukturen auf Einzelzellebene

Markierung eines Zelltyps innerhalb eines Organismus


Quelle: Fraunhofer InsBtut

Biochips Impfstoffe

TherapeuFka

Maßgeschneiderte Enzyme

Expressionssysteme I: Mikroorganismen

•  Bakterien

•  Hefen

•  Filamentöse Pilze

•  Einzellige Algen

Expressionssysteme I: E. coli

•  Insulin (1978, Herbert W. Boyer, USA)

•  Somatotropin (seit 1985 biosyntheBsch hergestellt)

Expressionssysteme I: Hefen

•  Saccharomyces cerevisiae (Bier-‐ o. Bäckerhefe)

•  HepaBBs B-‐Vakzine (1986, erster rekombinant erzeugter Impfstoff)

Expressionssysteme I: Algen

•  Grüne Mikroalgen

•  Modellorganismus: Chlamydomonas reinhardIi

•  GeneBsch einfach aufgebauter Organismus, Genom vollständig durchsequenziert

•  Einsatz u.a. für WasserstoffprodukBon untersucht

hpp://web.mst.edu/~microbio/BIO221_2009/C_reinhardBi.html

Expressionssysteme I: Algen

•  Vorteile für biotechn. Anwendungen:

–  Schnelle BiomasseprodukBon -‐ auch in Bioreaktoren

–  KostengünsBge Isolierung der Zielsubstanz

–  Kulturmedium teilweise recyclebar

–  Kein Anbau auf Freilandflächen o.ä. erforderlich

hpp://web.mst.edu/~microbio/BIO221_2009/C_reinhardBi.html

Expressionssysteme I: Algen •  Präklinische Studien zur VakzineprodukBon in C. reinhardIi:

–  HepaBBs B – Malaria –  humanes Papilloma Virus

– Maul-‐und-‐Klauenseuche –  Schweinefieber (CSFV)

Expressionssysteme II: Pflanzen

•  Tabak (NicoIana benthamiana, N. tabacum)

•  Färberdistel (Carthamus Inctorius)

•  Kartoffel, Mais, Reis

Expressionssysteme: Tabakpflanze

•  1990 erstes pflanzenbasiertes rekombinantes Protein (humanes Serumalbumin) in Tabakpflanze hergestellt

•  Erzeugung transgener Pflanzen durch InfekBon mit Agrobacteriumm tumefaciens (Tumour-‐inducing plasmid Ti)

hpp://www.78stepshealth.us/transposable-‐elements/geneBc-‐engineering-‐in-‐plants.html

Rekombinante Ebola-‐Vakzine

Phoolcharoen et al., PNAS 108 (51). 2011

hpp://www.78stepshealth.us/transposable-‐elements/geneBc-‐engineering-‐in-‐plants.html

KanR

Expressionssysteme III: Insektenzellen •  Sf21-‐Zellen aus Spodoptera frugiperda (Nach�alter aus der Familie der Eulenfalter)

•  Sf9-‐Zellen; Subklon von Sf21-‐Zellen

•  Tn-‐5 („High Five“)-‐Zellen aus Trichoplusia ni (Aschgraue Höckereule, Fam. der Eulenfalter)

Expressionssysteme III: Insektenzellen

•  Kommerzielles Expressionssystem für Insektenzellen beruht auf: – Klonierung Zielgen in Vektor + Übertragung auf E. coli-‐Zellen

– Übertragung Zielgen in E. coli auf Bacmid-‐DNA durch TransposiBon

– TransfekBon Insektenzellen mit Bacmid-‐DNA –  Isolierung infekBöser Baculoviren –  InfekBon Insektenzellen für Proteinexpression

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hpp://tools.lifetechnologies.com/content/sfs/manuals/bactobac_man.pdf

Vector Helferplasmid (Transposase)

Bacmid

rekombinantes Bacmid

Baculoviren

Proteinexpression in Insektenzellen

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Expressionssysteme IV: Säugerzellen

•  CHO

•  HEK-‐293

Expressionssysteme V: zellfreie Expression •  Proteinsynthese in zellfreien Ansätzen

•  Extrakte verschiedener pro-‐ und eukaryoBscher Zelltypen (z. B. E. coli, Säuger-‐ oder Insektenzellen)

•  Einsatzgebiete: zelltoxische Zielsubstanzen, Membranproteine, schwerlösliche Proteine

Gentechnik + Open Science

Do it yourself biology (DIY Bio)

•  2008: Jason Bobe (Harvard Medical School) + Mackenzie Cowell (Cambridge) gründen erste DIY-‐Bio-‐Gruppe in den USA

•  Ziele: Durchführung biologischer (gentechnologischer) Experimente außerhalb offizieller Labore, Teilung von Wissen und Gerätschaaen („open-‐source hardware“)

•  2009: FBI nimmt Kontakt mit DIY-‐Bio-‐Gruppen auf: Aunlärung über Gefahren, InformaBonsaustausch vereinbart, Bewusstsein für Missbrauch vermipelt (Bioterrorismus und „Biokriminalität“), Self-‐monitoring

•  2014: erster DIY-‐Biologie-‐Verein in Deutschland gegründet

hpp://diybio.org

hpp://www.genspace.org

hpp://www.genspace.org

“Genspace is a nonprofit organizaFon dedicated to promoFng ciFzen science and access to biotechnology. Since 2009 we have served the greater New York area by providing educaBonal outreach, cultural events, and a playorm for science innovaFon at the grassroots level.”

InternaBonal GeneBcally Engineered Machine FoundaBon (iGEM)

•  Ziele: Weiterentwicklung der SyntheBschen Biologie, Förderung einer offenen (Wissenschaas-‐) Gemeinschaa

•  Veranstaltung iGEM-‐Weqbewerbe (seit 2003 am MIT als Kurs durchgeführt)

•  2012: Ausgründung vom MIT (USA) •  2014: 245 Teams; 2.300 Teilnehmer bei Preisverleihung! Beispiele für iGEM-‐Projekte: •  Biosensoren für ArsendetekBon •  AnBbioBka-‐Nachweis in Kuhmilch •  Rekombinante E. coli als Pathogendetektoren •  Leuchtende Bakterien zeigen Zuckergehalt in Honig an

hqp://igem.org/

SynBioOath •  I know I don't know everything. •  I learn from nature and will make use of the knowledge gained responsibly. •  I respect all living systems, their complexity and dynamics and recognize my

responsibility towards them. •  I recognize the power of syntheBc biology and will apply it for the benefit of

humankind. •  I oppose the use of syntheBc biology to develop weapons. •  I strive to improve public understanding of the methods, results and

implicaBons of syntheBc biology, its appropriate applicaBon, and potenBal consequences.

•  I carefully listen to concerns and quesBons expressed by the public or members of the community and respond honestly.

•  I emphasize the open sharing of ideas, knowledge and data. •  I adhere to local law. •  I adopt established scienBfic procedures and safe pracBces. •  I will never allow financial gain, compeBBveness, or ambiBon cloud my

judgment in the conduct of ethical research and scholarship. •  I faithfully transmit this code and the ethical principles upon which it is based

to all who are or may become engaged in the conduct of life science.

Shepy et al., Journal of Biological Engineering 2008

BioBricks: Standardisierung biologischer FunkBonselemente KombinaBon nach dem Bausteinprinzip möglich GeneBc engineering > Bioengineering

Missbrauchspotenziale +

Dual-‐Use-‐Aspekte

Mögliche Risiken der Gentechnik •  Unkontrollierter Eingriff in die Natur durch (unbeabsichBgte)

Vermehrung von GVO (z.B. Verdrängung der Wildtypen durch Überwachsen?!)

•  UnbeabsichBgtes Auskreuzen kann den natürlichen Genpool unkontrolliert verändern (Auareten neuarBger, unerwartet schädlicher GVO?)

•  UnbeabsichBgte Schädigung von Mensch und Umwelt durch gentechnisch veränderte Produkte

•  Mögliche Konfliktpotenziale innerhalb einer Gesellschaa (z.B. Ablehnung grüner Gentechnik), aber auch zwischen Staaten (z.B. Marktbarrieren, Produkthaaung)

Missbrauchspotenziale •  Gezielte Merkmalsveränderungen biologischer Agenzien zu

nicht-‐friedlichen Zwecken

•  Gezielte Merkmalsveränderungen biologischer Agenzien zur Erringung von Monopolen

•  Einsatz über therapeuBsches Klonen hinaus (z.B. Klonen von Menschen)

Dual-‐Use-‐Potenzial (Beispiele) Einsatz gentechnischer Verfahren, um:

o  eine Übertragbarkeit von Mikroorganismen zu erreichen oder ihre InfekBösität zu erhöhen

o  die Virulenz von Mikroorganismen oder Toxinen zu erhöhen

o  eine Resistenz von Mikroorganismen gegen therapeuBsche oder prophylakBsche Substanzen zu verstärken oder zu induzieren

o  die Umgehung diagnosBscher Methoden zu ermöglichen

o  die Verbreitungsfähigkeit, Ausbringungsfähigkeit oder „Waffenfähigkeit“ von Mikroorganismen und Toxinen zu erhöhen

o  gänzlich neue Pathogene zu generieren oder bereits zurückgedrängte Pathogene wieder zu erschaffen

Quelle: www.rki.de/DE/Content/Forsch/Dual-‐Use-‐Risiken/hausverfuegung.html; modifiziert

Umgang mit der Dual-‐Use-‐ProblemaFk

•  Bekanntmachung einschlägiger Verhaltenskodices (z.B. der DFG)

•  Bewusstsein für mögliche Dual-‐Use-‐Risiken der eigenen Laborarbeit bei den relevanten Akteuren schaffen!

•  Aufnahme entsprechender Unterrichtseinheiten in die Curricula (Schule/Universität)

•  Fortlaufende Technikfolgenabschätzung und Risikobewertung (z.B. bei staatlichen Stellen (ZKBS), aber auch durch zivilgesellschaaliche Akteure)

•  Transparenz fördert Vertrauen in wissenschaaliche Arbeit und trägt zum gesamtgesellschaalichen Dialog bei!

D A N K E !

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