Designer-Babys: Was Gentests bei Embryonen nicht verraten

Es liest sich wie Science Fiction, ist ein Stück weit aber schon Realität: Lisa und Jan sind ein fiktives kinderloses Paar. Sie wünschen sich nichts so sehr wie gesunde Nachkommen. Schließlich entscheiden sie sich für eine In-vitro-Fertilisation – die Befruchtung im Reagenzglas. Lisa muss eine belastende Hormonbehandlung über sich ergehen lassen, damit genügend Eizellen zur Verfügung stehen, die mit Jans Spermien befruchtet werden können.

Zehn befruchtete Eier überstehen die Prozedur erfolgreich und scheinen auf den ersten Blick vollkommen gesund – eine außergewöhnlich gute Quote. Das Paar ist glücklich. Doch nun steht die schwierigste Entscheidung an: Welcher der winzigen Embryonen soll der Mutter in die Gebärmutter gepflanzt werden? Wer bekommt die Chance, ein Mensch zu werden? Da stoßen die zukünftigen Eltern auf das Angebot der US-amerikanischen Firma Genomic Prediction. Sie liest das Erbgut der potenziellen Kinder und berechnet daraus so genannte polygene Werte. Diese liefern den angehenden Eltern Informationen über die Zukunft ihrer Kinder – so zumindest das Versprechen.

Das Paar zögert. Sollen sie die Entscheidung, welches Kind Lisa austrägt, tatsächlich den Genetikern überlassen? Immerhin berechnen diese, welches der befruchteten Eier später die besten Chancen hat, ein möglichst intelligenter und körperlich großer Mensch zu werden. Beide diskutieren lange, aber schließlich gibt der Umstand den Ausschlag, dass es kein anderes rationales Auswahlverfahren gibt. Dem Zufall zu vertrauen, halten sie für die schlechtere Option.

Wie vermutlich die meisten Eltern, können Lisa und Jan dem Angebot nicht widerstehen, ihrem ungeborenen Kind möglichst gute Startbedingungen zu verschaffen. Wer wünscht seinen Kindern nicht das Beste? Die beiden investieren in den Test und entscheiden sich anschließend für Embryo Nummer Drei. Dass es ein Mädchen ist, dürfen sie gemäß gesetzlicher Vorschriften nicht wissen, aber sie hätten bestimmt nichts dagegen. Was sie wissen: Das Kind soll die intelligenteste von allen zehn Embryonen werden und etwas überdurchschnittlich groß. Sie wird Leyla heißen. Die Eltern sind glücklich.

Die Firma Genomic Prediction möchte polygene Werte von Embryonen ermitteln und an Eltern verkaufen

Tatsächlich gibt es solche polygenen Werte bereits. Angeblich sagen sie auf der Basis einer Genom-Analyse die Wahrscheinlichkeit vorher, mit der ein Mensch einen hohen Bildungsabschluss haben, in Intelligenztests gut abschneiden oder besonders groß sein wird. Auch die Firma Genomic Prediction, die diese Analysemethode werdenden Eltern anbieten möchte, existiert. Sie kündigte schon im November 2018 an, mit einem solchen Test in absehbarer Zeit Geld verdienen zu wollen. [1]

Was aber nach den neuesten Erkenntnissen mehr denn je Fiktion bleibt, ist die Annahme, Baby-Gene könnten tatsächlich verraten, wie schlau oder erfolgreich wir eines Tages werden oder nicht. Anders als zum Beispiel die Augenfarbe oder die Veranlagung zu einer genetischen Erkrankung wie Mukoviszidose oder Chorea Huntington sind komplexe Merkmale wie Intelligenz nicht abhängig davon, ob wir bei einem oder wenigen Genen bestimmte Varianten geerbt haben oder nicht. Es gibt keine Intelligenz-Gene.

Man kann deshalb auch nicht per Gen-Analyse präzise vorhersagen, ob ein zukünftiger Mensch tatsächlich eines Tages einen hohen IQ haben wird oder nicht. Der polygene Wert ist letztlich nur eine statistische Größe, die aus der Analyse tausender Gene berechnet wurde. Dieser Wert gibt an, wie hoch der IQ von Menschen im Durchschnitt ist, die die gleichen Genvarianten besitzen. Es ist indes nur eine Korrelation. Sie sagt nichts darüber aus, ob die Genvarianten die Intelligenz direkt beeinflussen oder nicht.

Komplexe Merkmale entstehen immer aus dem untrennbaren Zusammenspiel von Erbe und Umwelt, und es sind die Varianten hunderter oder tausender Gene daran beteiligt. Aus diesem Grund ist hochumstritten, ob ein polygener Wert, der letztlich einen bestimmten genetischen Typus (einen Genotyp) beschreibt, zuverlässige Prognosen für die Zukunft erlaubt. Der Wert gilt streng genommen immer nur rückblickend innerhalb der untersuchten Gruppe von Menschen und bezogen auf die Umwelt, in der sie leben. Ändert sich die Umwelt oder wandelt sich die Gruppe, könnten Genvarianten, die zuvor von Vorteil waren plötzlich große Nachteile mit sich bringen.

Ein Genotyp entwickelt sich immer nur in Abhängigkeit von seiner Umwelt

„Zu wissen, wie sich ein Genotyp in einer konkreten Umwelt entwickelt, bedeutet nicht, das ‚genetische Potenzial‘ zu kennen“, schreiben deshalb auch der Freiburger Neurogenetiker Karl-Friedrich Fischbach und der Hamburger Redakteur Martin Niggeschmidt in ihrem Buch „Erblichkeit der Intelligenz“. [2] Gerade ist eine erweiterte zweite Auflage des ausgesprochen lesenswerten Bands erschienen, in der die Autoren auf neueste Trends reagieren.

Vor allem gehen die Autoren jetzt ausführlich auf polygene Werte ein. Zum Anlass nehmen sie eine Debatte, die vor einem guten Jahr durch eine Studie aus den USA angestoßen worden war. Forscher*innen um James Lee von der University of Minnesota Twin Cities präsentierten Gen-Analysen, die den Bildungsabschluss von Menschen mit einer Genauigkeit von bis zu 13 Prozent vorhersagen sollten [3] (Erbe&Umwelt kommentierte im Beitrag Lasst doch mal die Gene im Dorf).

Der britische Psychologe Richard Plomin entwarf damals sogar das Szenario einer Art „Präzisionserziehung“. Kinder sollten entsprechend ihrer polygenen Werte selektiert und gezielt in der für sie vermeintlich optimalen Weise gefördert werden. (DieZukunftsreporter beschäftigten sich mit dieser Vision im Beitrag Fürs Leben perfekt.)

Fischbach und Niggeschmidt entgegnen solchen Ideen mit einem ebenso simplen wie einleuchtenden Gedankenspiel: : Würde eine Gesellschaft rothaarige Kinder diskriminieren und vom Bildungssystem fernhalten, wäre die Genvariante für rote Haare extrem streng mit dem späteren Bildungserfolg korreliert. Hält man diese bloße Korrelation aber für einen kausalen Zusammenhang, liegt der Schluss nahe, Rothaarige sind aufgrund ihrer geerbten Gene dumm. Und dann hat man sofort ein wunderbares Argument, ihnen auch in Zukunft keine Bildung zugutekommen zu lassen. Zeigt ihre genetische Veranlagung – ihr polygener Wert – nicht glasklar, dass das rausgeschmissenes Geld wäre?

Die beiden Buchautoren nennen solche Fälle „kausale Unschärfen“. Diese „können gravierend sein“, und sie sind in weniger offensichtlicher Form in unserem Alltag überall präsent. So auch bei den vermeintlichen Tests auf den zu erwartenden späteren IQ kleiner oder ungeborener Kinder. „Es ist irreführend, die identifizierten genetischen Polymorphismen als ‚Intelligenz-Gene‘ oder ‚Bildungs-Gene‘ zu bezeichnen“, schreiben die Autoren. Man könne mit einer reinen Genom-Sequenzierung nicht ermitteln, ob eine Genvariante ein Merkmal bedinge oder nur dessen Entstehung in einer bestimmten Umwelt eben wegen dieser Umwelt begünstige.

Gerade bei komplexen Merkmalen, bei denen einzelne von tausenden analysierten Genvarianten ohnehin nur einen verschwindend geringen statistischen Effekt haben, ist es in der Regel wohl überwiegend die Umwelt, die entscheidet, ob eine Genvariante tendenziell günstig oder ungünstig ist. Ganz zu schweigen von all den ethischen Einwänden, die an dieser Stelle noch diskutiert werden müssten, erreicht man in Bezug auf den späteren IQ von Babys also sicherlich am meisten, wenn man ihre Umwelt verbessert und nicht etwa die Gene optimiert oder sie nach bestimmten Genvarianten selektiert.

Simulation zeigt: Es hat nicht das erwünschte Resultat, Babys nach polygenen Werten zu selektieren

Doch was bedeutet all das für Lisa und Jan? Wird ihre Tochter nun tatsächlich besonders intelligent und groß? Forscher*innen aus Israel und den USA haben das Szenario jetzt durchgerechnet. [4] Und was dabei herauskommt, ist eine anschauliche Bestätigung der Thesen von Fischbach und Niggeschmidt. Bei der Firma Genomic Prediction wird man sich kaum über die Ergebnisse freuen.

Die Genetiker*innen und Statistiker*innen um Erstautor Ehud Karavani nahmen reale Genomdaten von 1018 Frauen und Männern, die an zwei anderen Studien mitgewirkt hatten. Daraus berechneten sie 500 virtuelle Paare, deren Gene zu jeweils zehn theoretischen befruchteten Eizellen zusammengewürfelt wurden. Schließlich analysierten sie bei diesen fünftausend simulierten Embryonen die polygenen Werte für Intelligenz und Körpergröße.

Selbst in der idealisierten Theorie dieses rein mathematischen Modells, das zum Beispiel von einer viel zu großen Zahl zur Verfügung stehender gesunder Embryonen ausgeht, sind die Ergebnisse für Selektionsbefürworter ernüchternd. Die polygenen Werte der Eizellen weichen innerhalb einzelner Familien gerade mal um 2,5 IQ-Punkte und 2,5 Zentimeter Körpergröße voneinander ab.

Schon in der Theorie sind diese Werte sehr gering. In der Praxis würden sie aber überhaupt keine Rolle mehr spielen. Dazu ist die Vorhersagekraft der polygenen Werte schlicht zu schwach. Selbst wenn Genetiker*innen die Korrelation der polygenen Werte mit den beschrieben Merkmalen eines Tages verbessern, ändert das am Resultat der Berechnungen nur wenig, schreiben Karavani und Kolleg*innen.

Jenseits aller berechtigten Einwände, ob es überhaupt erstrebenswert ist, besonders groß oder intelligent zu sein, heißt das errechnete Ergebnis nämlich nicht, dass jedes derart ausgewählte Kind zwangsläufig 2,5 IQ-Punkte schlauer als das durchschnittliche Kind der gleichen Eltern würde. Es geht hier um rein statistische Effekte. Allenfalls könnte man annehmen, dass tausend oder vielleicht zehntausend Kinder mit dem einen Genom im Mittel um 2,5 IQ-Punkte schlauer wären, als es die Kinder mit dem anderen Genom durchschnittlich sind. Und auch diese Annahme träfe nur unter der extrem unwahrscheinlichen Voraussetzung zu, dass sich zwischenzeitig die Umwelt all dieser Menschen nicht verändert hätte.

Auch in realen Familien versagt die Vorhersagekraft der Gen-Analyse

Genau diesen Fakt unterstreichen die Forscher*innen mit einer geschickten Überprüfung ihrer Berechnungen. Sie wählten 28 reale Familien mit durchschnittlich zehn erwachsenen Kindern aus, analysierten deren Genom und berechneten daraus die polygenen Werte. Dann schauten sie, ob jene Kinder, mit den vermeintlich besten polygenen Anlagen für eine große Körpergröße auch wirklich die längsten unter allen Geschwistern geworden sind.

Erneut dürfte man sich bei Genomic Prediction und anderen Firmen, die mit solchen Tests in Zukunft viel Geld verdienen wollen, nicht über das Ergebnis freuen: „Jenes Geschwister, dem die größte Länge vorhergesagt worden war, ist in der Regel nicht das größte“, schreiben Karavani und Kolleg*innen. Nur in sieben der 28 Familien hatte die Prognose gestimmt. Meist lagen die Betroffenen irgendwo im Mittelfeld, fünf Mal sogar unter dem Durchschnitt.

Auch für Hans-Hilger Ropers, emeritierter Direktor am Berliner Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, bestätigt diese neue Studie, wie überzogen manche Erwartungen an die polygenen Werte sind: „Die Argumente in Bezug auf die Vorhersagekraft multifaktoriell bedingter Merkmale sind in jeder Hinsicht schlüssig“. [5] Das gelte übrigens nicht nur für den Fall der Selektion von Embryonen, „sondern auch im Hinblick auf deren generell limitierte Aussagekraft.“

Ropers hofft, die neue Studie trage dazu bei, „die polygenen Werte zu entzaubern“. Sein Kollege André Reis, Direktor des Humangenetischen Instituts der Universität Erlangen, hebt noch einen andern Aspekt hervor. „Grundsätzlich ist jede Selektion ethisch problematisch“, sagt er, und hier ginge es noch nicht einmal um „schwerwiegende erblich bedingte Erkrankungen.“ Tests auf solche Krankheiten, etwa auf die Muskeldystrophie Duchenne, gehören bereits seit längerem zu den Angeboten der Präimplantationsdiagnostik und gelten weithin als ethisch vertretbar.

Doch selbst, wenn eines Tages – entgegen aller gegenwärtigen Aussagen der Expert*innen – eine Selektion auf den IQ oder die Körpergröße gesellschaftlich anerkannt wäre, mache sie rein evolutionsbiologisch gar keinen Sinn, betont Reis: „Wenn alle Individuen auf eine Umwelt ‚optimiert‘ wären, hätte die Spezies ein Problem, falls sich ihre Umwelt ändert.“ Da wundert dann auch die Einschätzung des Ethikers Robert Ranisch von der Universität Tübingen nicht: „Gegenwärtig gibt es wohl kaum ein überzeugendes Anwendungsszenario für eine Embryonenselektion auf Grundlage solcher polygener Werte.“

Auch jenseits der vorgeburtlichen Diagnostik verlieren die polygenen Werte derzeit an Strahlkraft. Zuletzt hatte man gehofft, mit ihrer Hilfe das individuelle Erkrankungsrisiko für komplexe Leiden wie Herzinfarkt, Depressionen oder Diabetes besser vorhersagen zu können. Doch hier ergibt sich das gleiche Dilemma: Der Einfluss der Umwelt und der Art, wie sie mit den Genen kooperiert, ist gewichtiger als die Wirkung der verschiedenen Genvarianten alleine.

Ändern wir den Lebensstil, verändern wir die Regulation tausender Gene zugleich

Ändern wir zum Beispiel unseren Lebensstil – die Ernährung, das Schlaf- und Bewegungsverhalten – verstellen wir die Regulation tausender Gene zugleich. Das wirkt sich oft besonders drastisch auf die Gesundheit aus. Der Molekularbiologe und Diabetes-Experte Harald Grallert vom Helmholtz-Zentrum München sagt zum Beispiel: „Wir hatten gehofft, mit Hilfe polygener Werte präzise Vorhersagen machen zu können. Doch es hat sich herausgestellt, dass die Vorhersagen anhand klassischer Risikofaktoren wie Alter, Geschlecht und Body-Mass-Index immer noch am verlässlichsten sind.“ [6]

Das sieht Klaus Zerres von der RWTH Aachen und Direktor der Akademie Humangenetik ähnlich: „Wir können heute bereits ohne Tests gewissermaßen auf der Straße Personen mit deutlich höheren Erkrankungsrisiken identifizieren. Der ärztliche Rat – bessere Ernährung, Gewichtsreduktion, mehr Sport, nicht rauchen – ist unabhängig von statistischen Risiken für alle gut.“

Lisa und Jan sollten vielleicht also besser auf ihre eigene Entspannung und Gesundheit achten. Der Staat und ihre Familien sollten sie entlasten und unterstützen. All das dürfte ihrem werdenden Kind zu Gute kommen. Und wenn Leyla dann erstmal auf der Welt ist, gilt es, ihr ein gutes Leben zu bereiten. Denn eines ist klar: Es ist immer vergleichsweise leicht, die Umwelt und den Lebensstil zu ändern. Selbst wenn es mit der sensationellen CRISPR-Genschere eines Tages tatsächlich gelänge, den Text tausender Gene fehlerfrei umzuschreiben, so ist diese Methode, Schicksal zu spielen, viel zu riskant: Viele der betroffenen Genvarianten haben garantiert auch positive Eigenschaften. Man würde solchen Designer-Babys und ihrer Gesundheit vermutlich keinen Gefallen tun, wenn man sie verändert.

Quellen

[1] Bericht der Zeitschrift New Scientist über die Pläne der Firma Genomic Prediction (Zugriff 27.11.2019): www.newscientist.com/article/mg24032041–900-exclusive-a-new-test-can-predict-ivf-embryos-risk-of-having-a-low-iq/

[2] Buchtipp: Karl-Friedrich Fischbach & Martin Niggeschmidt: Erblichkeit der Intelligenz. Eine Klarstellung aus biologischer Sicht. 2. Auflage. Springer Fachmedien Wiesbaden 2019.

[3] Studie aus dem Jahr 2018 über polygene Werte als Prognosen des Bildungserfolgs: James J. Lee et al. (2018): Gene discovery and polygenic prediction from a genome-wide association study of educational attainment in 1.1 million individuals. Nature Genetics 50, S. 1112–1121.

Erbe&Umwelt-Kommentar dazu: Peter Spork (2018): Lasst doch mal die Gene im Dorf.

Die Zukunftsreporter zum Thema: Rainer Kurlemann (2018): Fürs Leben perfekt.

[4] Aktuelle Studie zur theoretischen Selektion menschlicher Embryonen mit Hilfe polygener Werte: Ehud Karavani et al. (2019): Screening human embryos for polygenic traits has limited utility. Cell 179, S. 1–11.

[5] Die Zitate von Ropers, Reis und Ranisch sind einer Hintergrundinformation des Science Media Center Germany entnommen (20.11.2019): Designerbabys bleiben Zukunftsmusik.

[6] Die Zitate von Grallert und Zerres stammen aus: Nachgefragt. Was nützen Gentests zur Vorhersage von Volkskrankheiten. KVH-Journal Hamburg 1/2019.