Gain-of-Function-Forschung

Gain of Function heißt übersetzt „Gewinn einer Funktion“. Gemeint ist Forschung, bei der Wissenschaftler Viren oder Bakterien im Labor absichtlich so verändern, dass diese etwas Neues können. Zum Beispiel kann ein Virus, das bisher nur Vögel befällt, so umgebaut werden, dass es auch Zellen von Säugetieren angreift. Solche Versuche laufen in Hochsicherheitslabors, in denen die Luft gefiltert wird und Personal in Schutzanzügen arbeitet. Der Gedanke dahinter: Wer weiß, welche Veränderungen einen Erreger gefährlich machen, kann früher warnen und schneller Gegenmittel entwickeln. Genau diese Versuche sind aber auch der Grund für einen der härtesten Streits der modernen Wissenschaft.

Der Streit zwischen Frühwarnung und Laborunfall

Befürworter argumentieren mit Vorbereitung. Ein neues Grippevirus entsteht in der Natur laufend durch Zufall. Wenn man im Labor vorher herausfindet, welche Mutationen es ansteckend machen, kann man Proben aus der Umwelt gezielt darauf prüfen. Impfstoffe und Medikamente ließen sich dann Monate früher vorbereiten.

Kritiker halten dem entgegen, dass man Gefahren erschafft, die es vorher nicht gab. Laborunfälle sind kein theoretisches Problem. Es gibt dokumentierte Fälle, in denen sich Beschäftigte in Forschungseinrichtungen infizierten oder Proben falsch verschickt wurden. Bei einem Erreger, der sich über die Luft verbreitet, würde ein einzelner Fehler nicht am Laborzaun haltmachen.

Dazu kommt die Sorge um Missbrauch. Veröffentlichte Bauanleitungen für gefährlichere Erreger könnten theoretisch von Staaten oder Gruppen für Waffen genutzt werden. Fachleute nennen dieses Dilemma „Dual Use“: dieselbe Erkenntnis schützt und bedroht gleichzeitig. Deshalb halten manche Forscher ganze Ergebnisse zurück oder veröffentlichen sie nur gekürzt.

Wie Erreger im Labor umgebaut werden

Es gibt zwei grundsätzliche Wege. Der erste imitiert die Evolution: Man lässt ein Virus viele Generationen lang in Zellkulturen oder Versuchstieren wachsen und wählt jedes Mal die Varianten aus, die sich am besten durchgesetzt haben. Nach dutzenden Runden hat sich der Erreger an die neue Umgebung angepasst. Dieses Verfahren heißt Passage und braucht kein gezieltes Eingreifen ins Erbgut.

Der zweite Weg ist direkte Gentechnik. Das Erbgut eines Erregers ist eine lange Kette chemischer Bausteine, vergleichbar mit einem Text aus vier Buchstaben. Mit Werkzeugen wie der Genschere CRISPR lassen sich einzelne Stellen dieses Textes austauschen. Forscher verändern damit etwa das Oberflächeneiweiß, mit dem ein Virus an menschliche Zellen andockt.

Nicht jede Veränderung ist automatisch brisant. Häufig wird ein Erreger absichtlich geschwächt, um daraus einen Impfstoff zu machen – das ist der umgekehrte Fall, ein Funktionsverlust. Als heikel gelten nur Versuche mit Erregern, die schon von sich aus schwere Krankheiten auslösen können. In den USA fasst man diese Gruppe unter dem Kürzel PPP zusammen, für potenziell pandemische Erreger.

Von der Vogelgrippe-Debatte bis zu KI-Sicherheitstests

Öffentlich bekannt wurde das Thema 2011. Zwei Forschungsgruppen machten das Vogelgrippevirus H5N1 zwischen Frettchen übertragbar. Fachzeitschriften zögerten mit der Veröffentlichung, und die USA stoppten die Finanzierung solcher Projekte für mehrere Jahre. Seit der Corona-Pandemie und der Debatte über einen möglichen Laborursprung ist Gain of Function endgültig ein politischer Begriff.

In Nachrichten begegnet der Begriff heute vor allem in zwei Zusammenhängen. Zum einen bei Förderregeln: Regierungen legen fest, welche Experimente überhaupt Geld bekommen und wer sie vorher prüft. Zum anderen bei Investitionen in Biotechnologie, weil strengere Auflagen ganze Forschungsfelder verteuern oder verlangsamen können.

Auch in der KI-Diskussion fällt der Begriff. Große Sprachmodelle werden vor der Veröffentlichung darauf getestet, ob sie beim Bau biologischer Waffen helfen könnten. Firmen wie OpenAI und Anthropic veröffentlichen Berichte zu genau dieser Frage. Gain-of-Function-Wissen dient dabei als Maßstab dafür, welches Wissen ein Modell besser nicht frei herausgeben sollte.