Exposé für das Fachgespräch im Deutschen Bundestag, 30.08.2016

Rüdiger Trojok, KIT-ITAS

siehe die Aufnahme des ganzen Vortrags zum Thema Biostrike und Biohacking im Parlaments TV https://www.bundestag.de/dokumente/textarchiv/2016...

S. auch TAB (2015): Synthetische Biologie – die nächste Stufe der Biotechnologie, S. 191-254 (Kap. VI: DIY-Bio(techno)logie – Akteure und Perspektive)

http://www.tab-beim-bundestag.de/de/untersuchungen...

Der Wissenszuwachs sowie die technischen Fortschritte der modernen Gentechnologie und Synthetischen Biologie interessieren einen wachsenden weltweiten Kreis an professionellen und Amateurwissenschaftlern (Do-It-Yourself-Biologie, kurz DIY-Bio), die sich in Theorie und Praxis außerhalb klassischer industrieller und institutioneller Forschungslabore damit befassen. Durch transdisziplinäre Zusammenarbeit entstehen dort Ideen und Innovationen, insbesondere durch die Entwicklung günstiger und dezentral einsetzbarer biotechnologischer Geräte und Methoden, die zunehmend auch von Forschung und Industrie aufgenommen werden. Darüber hinaus findet eine lebhafte und kritische Auseinandersetzung mit Technologie, Politik und Kultur und deren Wechselwirkung statt, die zu konkreten Verbesserungsvorschlägen bezüglich der Regulierung der Gentechnologie, des Umgangs mit geistigem Eigentum sowie der Förderpraxis für Wissenschaft und Forschung geführt hat. Ein in diesem Papier beispielhaft behandeltes Thema ist die Antiobiotikakrise, d.h. die zunehmende Resistenzentwicklung von Bakterien gegen verfügbare Antibiotika bei gleichzeitig ausbleibender Erforschung neue Wirkstoffe. DIY-Biologen schlagen zur Lösung der Antibiotikakrise vor, technologische Entwicklungen und Forschungsergebnisse zu subventionieren und deren Resultate verpflichtend als Gemeingut (unter offenen Nutzungslizenzen wie Creative Commons) zu verbreiten. Als harmlos befundene gentechnische Materialien könnten durch Eintragung in eine Whitelist europaweit von den strengen Vorschriften der Gentechnikgesetzgebung ausgenommen werden. Von besonderem Interesse sind dabei genetisch modifizierte Phagen, die aktuell Dank der Entdeckungen der CRISPR-Cas-Mechanismen in der Phagenforschung möglich wurden. DIYbiologen sehen die Chance, dass durch solche Phagen dezentrale und personalisierte Therapien in Kombination mit dezentralisierten Biotechnologiemethoden als Beitrag zur Überwindung der Antibiotikakrise entwickelt werden können.

Die fundamentale Bedeutung der Erkenntnisse aus den modernen Lebenswissenschaften und die neuen Möglichkeiten der Biotechnologie werfen die Frage auf, welche gesellschaftlichen Gruppen und damit Leitbilder und Gesellschaftsentwürfe die Entwicklung in Zukunft prägen werden (Bennett 2011).

Seit einigen Jahren formiert sich überall auf der Welt eine selbstbewusste Bewegung von biologischen Freizeitforschern. Meist unter dem Begriff Do-it-yourself-Biologen (DIY-Bio) oder Biohacker firmierend, wird eine sehr heterogene Szene von Freizeitforschung bezeichnet, die im häuslichen Umfeld, an angemieteten Laborplätzen oder in Vereinen mit kleinen privaten Laboren stattfindet.

Hacken bedeutet, Gegenstände oder auch Ideen aus ihrem ursprünglichen Kontext herauszulösen und ihnen eine neue Funktion zu geben. In Industrieländern ist dies häufig ein künstlerischer und spielerischer Umgang mit Technologie, in Entwicklungsländern kann der Ansatz (hier oft Jugaad genannt) hingegen handfeste Problemlösungen im Alltag bieten. In beiden Fällen werden bestehende Normen oder vermeintliche Beschränkungen übergangen, um auf möglichst elegante Weise mit komplizierten Sachverhalten umgehen zu können. Beim Biohacking beschäftigt man sich auf diese Weise mit biologischen Materialien und Geräten der Biotechnologie.

Dabei wird die Notwendigkeit der (natur-)wissenschaftlichen Bildung als Voraussetzung einer Befähigung zur freien Forschung betont und häufig der Anspruch eines jedes Einzelnen auf eine selbstständige forschende Betätigung artikuliert. Forschung ist hier einerseits als forschendes Lernen verstehbar, kann aber auch für den professionellen (sowohl akademischen als auch industriellen) Forschungsbetrieb und für die Kunst von Relevanz sein (Finke 2012). Eines der Kernanliegen der Biohacker ist dementsprechend, Wissen, Material und Methoden der Lebenswissenschaften einem breiteren Publikum zugänglich zu machen.

Ein größerer Einfluss der Öffentlichkeit auf die Forschung verlangt aber auch mehr Problem- und Verantwortungsbewusstsein sowie Fachwissen.

Durch eine kritische und künstlerische Reflexion zu epistemischen Fragen nach den Grenzen des Lebendigen, ethischen Fragen zur Nutzung und Manipulation des Lebendigen, gesellschaftlichen Fragen zu Weltbildern sowie zu praktischen Anwendungen in der Gestaltung zukünftiger Räume und Produkte kann eine verstärkte Sensibilität der Bürger für die Auswirkung der Forschung erreicht werden (O. Catts, I. Zurr 2008; Critical Art Ensemble 2006&2008; Patterson, M. 2010). Die tatsächlichen Risiken und Chancen der Technologien der modernen Lebenswissenschaften werden den Bürgern greifbarer vermittelt und eine eigenständige, unabhängige und aufgeklärte Positionierung befördert (Bowser/Shanley 2013).

Bisher ist die DIYbio-Szene mit mehreren tausend Aktiven zwar noch relativ klein. Die Bandbreite der möglichen Positionen, die von DIYbio-Gruppen und ähnlichen Akteuren übernommen werden, zeugt jedoch von einer großen Hetero­genität der Szene: von der Betonung der wirtschaftlichen Chancen als Folge der Gründung neuer Biotechnologieunternehmen über eine positive Beeinflussung der öffentlichen Meinung gegenüber den gesellschaftlichen Potenzialen der Gentechnologie bis hin zu der Ausarbeitung kompetenter technologiekritischer Positionen nach dem Vorbild des Chaos Computer Clubs. Insofern besitzt die Biohackerbewegung einen Modellcharakter, da in ihr vielfältige Meinungen vertreten und Ideen ausprobiert werden und sie die Chance bietet, frühzeitig zukünftige Entwicklungen zu erkennen und zu diskutieren.

Ein bedeutender positiver Effekt der Bürgerbeteiligung im Rahmen eines fortgeschrittenen Citizen-Science-Programms wäre, dass der engere Kontakt von Wissenschaft und Gesellschaft eine verstärkte gegenseitige Rückkopplung der beiden bewirkt. Sie könnte so dazu beitragen die „Isolation“ von Wissenschaft in Elfenbeintürmen zu verhindern bzw. umzukehren. Engagierte Bürgerwissenschaftler könnten durch kreatives und interdisziplinäres Denken der Forschung neue Impulse liefern, kritische Fragen stellen und so auf Schwachstellen der Forschungsförderung und der Forschungsabläufe und Strukturen selbst hinweisen (Hand 2010).

Mikroorganismen existieren überall auf dem Planeten. So gibt es beispielsweise im menschlichen Körper mehr Bakterien als Körperzellen. Manche Mikroorganismen produzieren Antibiotika, um sich gegen Konkurrenz anderer Mikroorganismen durchsetzen zu können. In den 1940er Jahren des 20. Jahrhunderts gelang es Wissenschaftlern, Antibiotika als medizinische Wirkstoffe nutzbar zu machen. Seitdem retten Antibiotika Millionen von Menschenleben und sind maßgeblich für die Verlängerung der durchschnittlichen menschlichen Lebensspanne verantwortlich. Allerdings führt ihr massenhafter Einsatz zu Resistenzbildungen (s. Abb. 1). Die Resistenzbildung gegen Antiobitika ist ein natürlicher Vorgang, bei dem Bakterien Mutationen in existierenden Genen oder gar ganze Gene erwerben, die sie gegen den Wirkstoff resistent machen. Dies kann sogar über Speziesgrenzen hinweg stattfinden.

Abb. 1                                 Teufelskreis für Antibiotikaresistenzentwicklung

Das European Centre for Disease Prevention and Control schätzt, dass jedes Jahr 25.000 Menschen an antibiotikaresistenten Erregern sterben und Kosten von über 1,5 Millarden Euro im Zusammenhang mit Infektionen durch antibiotikaresistente Bakterien entstehen (EUROPEAN COMMISSION, 2011). Daher ist es notwendig, ständig neue Wirkstoffe zu erfoschen.

Die vermehrte Entwicklung von Antibioka-Resistenzen bis hin zu einer globalen Antiobiotikakrise wurde auch durch die nachlassende Entwicklung neuer Antibiotika begünstigt, So kamen in den letzten 30 Jahren fast keine neuen Antiobiotika mehr auf den Markt, und die großen Pharmaunternehmen bearbeiten das Thema kaum noch. Zu wenig Finanzierung von öffentlicher Forschung und mangelnde Wirtschaftlichkeit (verglichen mit anderen Kategorien von Medikamenten) gelten als wichtige ursächliche Faktoren für die sinkende Zahl neu entwickelter Antibiotika (Renwick et al. 2016).

Tab. 1:                                                  Phagentherapieansätze im Vergleich

Allerdings gibt es möglicherweise eine Alternative zu Antibiotika: die Phagentherapie. Phagen sind Viren, die Bakterien töten und i.d.R. hochspezifisch für bestimmte Bakterienarten. Sie sind die häufigsten lebendigen Einheiten auf dem Planeten, vermutlich gibt es ca. zehnmal so viele Phagen wie Bakterien. Phagen haben in der Biologie, vor allem im Bereich der Gentechnologie, den Agrarwissenschaften und der Medizin, Anwendungen gefunden. Sie wurden seit 1915 in der Sowjetunion beforscht (Fruciano 2007) und seit Jahrzehnten zur Behandlung von bakteriellen Erkrankungen in Georgien[1][2], Polen[3] und Russland eingesetzt. In westlichen Nationen kommen derzeit Phagenpräparate medizinisch nur in Einzelfällen und in einer neueren Studie bei Hautund Wundinfektionen zum Einsatz[4] (Pelfrene 2016).

Hänggi (2004) teilt die Ansätze für Phagentherapie in drei Gruppen: Natürliche Phagen, gentechnisch modifizierte Phagen und Phagenextrakte (Vor- und Nachteile siehe Tab. 1). Der wesentliche Unterschied ist, dass natürliche Phagen reproduktionsfähig sind, die Extrakte jedoch nicht. Bei gentechnisch modifizierten Phagen können zwar Deletionsmutanten hergestellt werden, die nicht mehr vermehrungsfähig sind, eine Rückmutation bzw. die Übertragung von Genen auf natürliche Phagen ist aber nur schwer gänzlich auszuschließen

Phagen adaptieren sich rasch an neue Verhältnisse. Aber genau so schnell, wie Phagen mutieren, entwickeln auch die Bakterienwirte der Phagen durch ihr endogenes, adaptives Immunsystems (CRISPR) die Möglichkeit solche mutierten Phagen zu inaktivieren und dadurch ihrerseits gegen die Phagen resistent zu werden. Wie Erfahrungen in Polen und Georgien (wo Phagen zur Bekämpfung von Bakterieninfektionen klinisch genutzt werden) zeigen, müssen bei der Verwendung von Phagenpräparaten kontinuierlich die ständig wieder auftretende Resistenzbildung eingeplant und für jede Anwendung neue, (patienten-)wirksame Phagenmutanten hergestellt werden. Für jede Veränderung der Zusammensetzung eines Präparates müsste nach hiesigen Vorschriften eine neue Zulassung beantragt werden, da Präparate mit mehreren Phagentypen oder mit einer kontinuierlich veränderten Zusammensetzung die strengen Konformitätsansprüche an Medikamente nicht erfüllen (Hänggi 2004).

Inbesondere angesichts der Erkenntnisse der letzten Jahre über die Wirkmechanismen des “CRISPR/Cas”-Systems zur Genom-Editierung sowie den technischen Fortschritt der Methoden der Synthetischen Biologie (im weiteren Sinne) ergeben sich neue und verbesserte Anwendungsoptionen für die Phagentherapie und den Einsatz von Phagen in Industrie und Landwirtschaft. Durch günstige DNA-Sequenzierungs- und -Syntheseverfahren ist es mittlerweile in größerem Stil möglich, die DNA der Phagen aus der Umwelt am Computer zu analysieren, neu zu designen und die Änderungen als synthetische DNA ins Phagengenom einzubauen.

Neueste Erkenntnisse zeigen, dass Bakteriengenome durch CRISPR-Cas editiert werden können. So wird es möglich, Bakterienpopulationen in komplexen Mikrobiomen durch Einbringen von Fremd-DNA über Phagen als Vektoren zu editieren, durch ein umfunktioniertes endogenes CRISPR-System die Zielpopulation zu deletieren oder einzelne Gene aus dem Genom zu entfernen (bspw. Antibiotikaresistenzgene) (Gomaa et al., 2014; Li et al., 2015; Wenyan Jiang et al., 2013; Yosef et al., 2015). Das Potenzial rekombinanter Phagen ist sicher noch deutlich umfangreicher, als hier dargestellt, und sollte in einer breiten Öffentlichkeit stärker thematisiert werden.



[1] http://www.eliava-institute.org/

[2] https://www.phagetherapycenter.com/pii/PatientServ...

[3] https://www.iitd.pan.wroc.pl/en/Phages/

[4] http://www.phagoburn.eu/about-phage-therapy.html

Anhand der Phagentherapie stellen sich einige grundsätzliche Fragen nach dem Umgang und der Regulierung der Erzeugnisse der Synthetischen Biologie. Es geht dabei darum, wie synthetische DNA-Sequenzen eingeordnet werden, durch wen und wo sie erzeugt und eingesetzt werden dürfen, und ob die Herstellung therapeutisch nutzbarer, genetisch modifizierter Phagen unter das Gentechnikgesetz fällt oder nicht.

Nach den kürzlich veröffentlichten Stellungnahmen des Bundesamts für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) bzw. der Zentralen Kommission für die Biologische Sicherheit (ZKBS) erscheint es legal möglich, ein endogen vorhandenes CRIPSR-System ohne „gentechnischen“ Eingriff (nach der gesetzlichen Definition des Begriffes) in Organismen zu nutzen (ZKBS 1991, 2001, 2015):

Die für mit CRISPR-Cas modifizierte Phagen verwendeten DNA-Sequenzen sind, mit Ausnahme weniger kurzer Sequenzabschnitte von unter 20Bp Länge, homolog zu Abschnitten im Genom der behandelten Bakteriennzellen und stellen somit keine Neukombinationen nach dem GenTG dar. Oligonukleotide als Bestandteile des Mutagens, wie die bei der CRISP-Cas-Technik verwendeten crRNAs (auch guide RNAs genannt), stellen gemäß der Ausnahmeregelung des BVL (2015) sowie der RICHTLINIE 2001/18/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 12. März 2001 keine rekombinanten Nukleinsäuren dar. Die Sequenzen fallen dabei unter Selbstklonierung im Sinne des § 3 Nr. 3 Satz 4 GenTG Abschnitt d, da sie im Genom der Bakterienstämme selbst natürlich vorkommen. Der Sachverhalt ist mit der Gensequenz des Ampizillin-Resistenzgens vergleichbar, die bereits in der Stellungnahme der ZKBS (2001) zum „Blue Genes Kit" als Selbstklonierung eingestuft wurde.

Der Unterschied zu den bisher offiziell als Selbstklonierung klassifizierten Experimenten besteht darin, dass in das vermehrungsfähige Plasmid dem Genom des Empfängerorganismus homologe crRNA-Sequenzen eingefügt sind, die eine Rekombination mit dem Genom ermöglichen sollen. Es handelt sich bei derartigen Konstrukten auch nicht um Gene-Drives, die nach der BVL Stellungnahme Einzelgutachten benötigen (ZKBS 2016), da erstens keine Endonuklease im Konstrukt kodiert ist und zweitens es sich im Zielorganismus um einen sich asexuell fortpflanzenden Prokaryoten handelt.

Somit sind modifizierte Phagen, die endogen CRISPR-Cas zum Einsatz bringen, nicht den gentechnisch veränderten Organismen im Sinne des Gentechnikgesetzes zuzuordnen. Es stellt sich hier zudem die Frage, ob die Versuche als Selbstklonierung in einem geschlossenen System durchzuführen wären und die Freisetzung oder das Inverkehrbringen einen speziellen Antrag auf EU-Ebene erfordert. Letzteres würde in Zukunft die Nutzbarkeit von genmodifizierten Phagen als Antibiotikaersatz einschränken. Ein vereinfachtes und beschleunigtes Verfahren oder auch eine Whitelist mit bereits freigegebenen Gensequenzen (TAB 2015, S. 250 ff.), könnten hier als Erleichterungen für die Anwendung eingeführt werden und weitere Forschung in diese Richtung befördern

Seit wenigen Jahren versuchen einige Gruppen von DIY-Biologen der Antibiotikakrise mit eigener Forschung zu begegnen und so die Lücke, die industrielle und akademische Forschung gelassen hat, zu füllen. Dabei führen die Bürgerwissenschaftler Experimente durch, um die molekularen Mechanismen zu verstehen, wie Antibiotikaresistenzen entstehen und sie sich ausbreiten. Indem sie sich selbst auf die Suche in der Natur nach neuen Wirkstoffen begeben, versuchen sie durch Crowd-Sourcing ihrer Arbeit und Ideen und dem Entwickeln neuer technischer Geräte dazu beizutragen, die die Antibiotikakrise zu lösen.

Die Fähigkeiten von Biohackern in Bezug auf Elektronik und Geräte ist in den letzten Jahren schnell gestiegen und liegt mittlerweile gleichauf mit akademischen und industriellen Labors – nur, dass die Geräte heute in Eigenbau um ein Vielfaches günstiger herstellbar sind, aber auch mangels Finanzierung sein müssen. (Meyer 2012; Sterling 2012). Durch die grundsätzliche Chance für jede Person weltweit, auf wissenschaftliche Erkenntnisse zuzugreifen, wird das nötige Wissen und Material rund um den Globus verbreitet und der technische Stand zeitlich beinahe synchronisiert.

Durch die günstige und praktische Anwendbarkeit von Biohackertechnologie (Abb. 2) ist diese Form des technologischen Fortschritts dazu prädestiniert, sich ähnlich wie Computertechnologie dezentral auf der ganzen Welt auszubreiten (Regalado 2012). Schon jetzt findet eine starke Beteiligung von Forschern und Amateuren in Entwicklungs- und Schwellenländern wie Indonesien oder Indien statt (Kera 2012). So wird sich das technische Potenzial von Biohackern schon in wenigen Jahren maßgeblich erweitern – vor allem dann, wenn die Kosten für Laborequipment und Materialien weiter massiv fallen.

Insbesondere gilt das für die DNA-Synthese – bei der DNA-Sequenzierung ist bereits ein exponentieller Preisverfall eingetreten. Allgemein geht der Trend in Richtung einer Dezentralisierung der Technologie und Vereinfachung der Anwendung. Längerfristig wird dazu voraussichtlich die Miniaturisierung und Automatisierung nahezu aller Laborgeräte und -tätigkeiten hinzukommen. So werden durch Lab-on-a-Chip-Technologie biologische Reaktionen voraussichtlich in tragbaren Geräten computergesteuert ablaufen können. Dies könnte die Analyse von resistenten Bakterien (inkl. Sequenzvergleiche mit Datenbanken) vor Ort und die direkte Nutzung der Daten für die Herstellung therapeutischer Phagen ermöglichen.

Durch die zu erwartende Dezentralisierung der DNA-Synthesetechnologien würde es demzufolge auch überall möglich sein, neu designte Organismen zu erzeugen. Die dafür nötigen Gensequenzen – als zentrale Ressource – könnten digital übermittelt werden und vor Ort zum Einsatz kommen. Die Technologie bietet damit die Möglichkeit, ähnlich wie Software geteilt bearbeitet und verwaltet zu werden, mit direkten materiellen Produkten als Resultat (ähnlich wie bei „konventionellen“ additiven Fertigungsverfahren).

Damit wird mehr und mehr DIY-Biologen die Option eröffnet, auch in kleineren Vorhaben komplexere Forschungsprojekte durchzuführen und neue Produkte zu entwickeln und zu testen. Langfristig ist es denkbar, dass viele kleine Unternehmen biologische Produkte herstellen, analog zur Tätigkeit heutiger mittelständischer Softwareunternehmen. Eine solche Organisation von Forschung und Entwicklung würde, zusätzlich zu den im nächsten Abschnitt diskutierten Innovationen im Bereich des Schutzes von geistigem Eigentum, auch Anpassungen von Förderprogrammen sowie von Regulations- und Üpreprüfungsmechanismen erfordern, um Unfälle oder Mißbrauch des Wissens und der Technologie zu verhindern.

Abb. 2:                                            Generisches Laborgerät, hergestellt vom
Hackteria-Netzwerk-Mitglied Urs Gaudenz.Zu sehen sind (oben von links nach rechts) Spektrosphop zur Absorbanzmessung bei kleinen Tropfen, Webcam-Mikroskop, DVD-Brenner Zentrifuge, wildPCR zur Vermehrung von DNA und (unten von links nach rechts) Eddendorftube-Ständer, Inkubator Kontrollgerät und eine Gelelektrophoresekammer. Alle Geräte sind mit günstiger Haushaltselekrontik und einem Lasercutter nachbaubar, die Anleitungen sind online abrufbar. http://www.gaudi.ch/GaudiLabs/?page_id=19

Quelle: Urs Gaudenz, GaudiLabs, 2015, CC-BY-SA-3.0


Abb. 3:         „Open Biology“ zwischen digitaler und analoger Technologie: Zu Software gibt es offene Lizenzmodelle wie Creative Commons und zu Hardware die Open Source Hardware Lizenz. Für biologische Materialien (Wetware) jedoch existiert kein offenes Lizenzmodell. Eigene Darstellung

Im Fall der Antibiotikakrise scheinen die bisherigen Konzepte zum Schutz geistigen Eigentums wie Patente und Copyright im Kontext der modernen Lebenswissenschaften ein sozial erwünschtes Resultat, nämlich die Entwicklung von neuen Antibiotika oder neuen, alternativen Therapeutika, nicht (ausreichend) sicherstellen zu können.

Doch auch – und erst recht – die unbegrenzte Verbreitung und Nutzung der Antibiotika haben negative Konsequenzen, da die ökologische Dimension bei der Verwendung nicht berücksichtigt wird und natürliche Ressourcen übernutzt werden (TAB 2015, S. 231 ff.). Bakterien, die noch nicht gegen Antibiotika resistent sind, sind eine solche natürliche Ressource.

In internen Diskussionen der DIY-Bio-Szene wurde daher angeregt, einen globalen ethischen Minimalkonsens anzustreben, wie die Nutzung genetischer Ressourcen fair zu regeln ist. Durch neue technologische Möglichkeiten scheint es für die Zukunft geboten, eine Neujustierung der Trennlinie vorzunehmen, die zwischen veräußerbarer und nichtveräußerbarer Natur, z.B. der des menschlichen Körpers, unterscheidet. Aktuell diskutiert wird beispielsweise die Zulässigkeit der Möglichkeit, das menschliche Mikrobiom (Gesamtheit aller gutartigen Bakterien, die auf und im Menschen leben) genetisch zu verändern und es damit einem Zugriff durch Schutzrechte wie Copyright und Patenten (Abb. 3) usw. zugänglich zu machen.

Die unzureichende Entwicklung neuer Antibiotika unter den gegenwärtigen Innovations- und Marktbedingungen sowie die Übernutzung bestehender Medikamente und der Verbreitung resistenter Bakterien stellen eine zweifache Herausforderung für Governance-Konzepte dar, die privatisierte Güter einerseits und die Übernutzung genetische Ressourcen andererseits berücksichtigen müssen (siehe auch: Drive-AB Project[1]). Wie könnte sich ein durch diese Herausforderungen aus der Balance geratenes Innovationssystem wieder ins Lot bringen lassen?

Eine in der DIY-Bio-Szene diskutierte Lösung der wirtschaftlichen, bioethischen, biopolitischen und sicherheitsrelevanten Fragen einer global dezentralisierten Synthetischen Biologie ist die Idee der „Biocommons“, die im Rahmen des EU-geförderten SYNENERGENE-Projekts 2014 (www.synenergene.eu) entwickelt wurde. Durch das Konzept der Biocommons soll eine ökonomische Nutzung »synthetischer Konstrukte« ermöglicht werden, die einen freien und fairen Zugang zu Materialien und Information gewährleistet und dabei die Vereinnahmung der Technologie durch Partikularinteressen einzelner staatlicher oder privater Akteure verhindert. Man könnte Phagen beispielsweise als Teil der Biocommons betrachten, so dass sie nicht zum Monopol eines Unternehmens oder eines einzelnen Patentinhabers werden dürfen ihre (auch kommerzielle) Nutzung aber gleichzeitig mit Bedingungen für gesellschaftlich wünschenswerten Zielen verbunden werden können.

Zu einer grundlegenden Reform des Schutzes geistigen Eigentums in den Lebenswissenschaften nach der Biocommons-Idee würde gehören, dass Schutzansprüche unbürokratisch, kostengünstig (am besten gänzlich kostenfrei) und von eher kurzer Dauer (wenige Jahre) erworben werden können sowie eine Open-Source- und Open-Access-Nutzung mit Share-Alike-Klauseln (sog. »virale« Klauseln, s. unten) ermöglichen. Eine kurze Dauer erscheint aufgrund der sehr schnellen Innovationszyklen der Biotechnologie und der hohen Komplexität der Produkte notwendig. Share-Alike-Klauseln, wie man sie aus den auf Copyright-basierenden Creative-Commons-Lizenzen kennt, ermöglichen vielen einzelnen Akteuren im privaten und öffentlichen Sektor ihr Wissen in einen Pool zu geben, der alle Einträge unter denselben Bedingungen nutzbar macht. Durch Share-Alike-Klauseln werden alle, die ihre Innovationen auf Wissen unter dem Schutz einer solchen Lizenz aufbauen, gezwungen, diese unter denselben Bedingungen weiter zu lizensieren, was zu einem selbstverstärkenden Anwachsen von Wissen unter diesem Lizenzkonzept führt.

Ermöglicht man also die Nutzung solcher Lizenzen in großen Datenbanken, könnten in kurzer Zeit durch eine »virale« Verbreitung dieses Lizenzmodells große Mengen an Wissen gesammelt werden (wie dies bei den Open-Source-Projekten Linux und Wikipedia der Fall war). Lizenzen, die das Freigeben von Wissen fördern, können Mechanismen sein, um brachliegendes Wissen nutzbar zu machen und dadurch ein »Wissens-Lock-In« zu verhindern. Darüber hinaus sollte es möglich werden, Nutzungslizenzen, die die Einhaltung ethischer Standards erfordern, zu gestalten. Ideen und das zugehörige Wissen könnten so zwar als Allgemeingut freigegeben, aber gleichzeitig an gewisse Bedingungen geknüpft werden. Durch diese Bedingungen entstünde ein Wettstreit der Lizenzen, bei dem das Lizenzmodell, das die meisten Wissenschaftler und Entwickler überzeugen kann, am schnellsten anwächst. Je mehr Wissen unter einem Lizenzregime aber gesammelt wird, desto attraktiver und effektiver wird seine Weiternutzung. Eine Biocommons-Lizens könnte beispeilsweise Firmen, die dadurch geschüztes Wissen/Verfahren nutzen wollen, bestimmte Nutzungsbedingungen auferlegen.

Die Attraktivität eines Lizenzmodells wäre nicht zwangsläufig nur an eine monetäre Nutzbarmachung gebunden. Durch eine Entkopplung der Bewertung des Erfolgs einer Entdeckung oder Erfindung von ihrem Marktwert können auch moralische bzw. ethische Konzepte die Attraktivität eines Lizenzmodells steigern. Beispielsweise könnte der Natur- bzw. Biodiversitätsschutz oder die ausschließlich friedliche Nutzung in der Lizenz festgeschrieben werden. Die Politik könnte im Rahmen der öffentlichen Forschungsförderung bestimmte Lizenzformen festlegen oder zumindest begünstigen. Ein entscheidender Vorteil des Biocommons-Modells wäre auch, dass die Community bzw. die gesamte interessierte Öffentlichkeit die Sicherheit und Qualität der Informationen jederzeit überprüfen kann. Die ersten Entwürfe in die Richtung einer gemeinnützigen Nutzung der Synthetischen Biologie sind die CERN open hardware license und MIT license. Zudem werden in der DIY-Bio-Szene Baupläne, Daten und Softwarecodes auf frei zugänglichen Webplattformen wie Github, Zenodo, hackaday und instructables geteilt.[2]

Da die Ressource einer zukünftigen Bioökonomie im Wesentlichen digitale Codes wären und bearbeitet werden könnte wie Software, deren physisches Produkt (physische DNA, Protein, Zelle, Organismus etc.) hingegen das genutzte Gut ist, würde grundsätzlich ein gemeinsamer, nichtrivalisierender Konsum möglich. Durch die ermöglichte maximale gesellschaftliche Kontrolle könnte die Gefahr eines Missbrauchs minimiert werden, ohne das Potenzial der Technologie unnötig einzuschränken. Die konsequente Ausrichtung auf demokratisch legitimierte bzw. zumindest in größerem Umfang partizipativ fundierte und ethische gerahmte Nutzungszwecke sollte ermöglichen, dass Innovationen in der Synthetischen Biologie mittel- und langfristig als nachhaltige Handlungsoption entwickelt wird.



[1] http://drive-ab.eu/work-streams/

[2]          http://www.ohwr.org/projects/cernohl/wiki, https://opensource.org/licenses/MIT; http://www.gnu.org/licenses/rms-why-gplv3.html

Wie ließe sich die kostspielige Entwicklung von Phagenprodukten realisieren, wenn kommerzielle Anreize fehlen? Denkbar wäre die Übertragung an eine öffentliche Trägerschaft, die allerdings bislang kein diesbezügliches Interesse zeigt, da die Phagentherapie nicht als ein überzeugendes und zugleich dringlich zu realisierendes Verfahren betrachtet wird.

Im Sinne der grundgesetzlich verankerten Kunst- und Forschungsfreiheit erscheint es angemessen, Bürgern auch außerhalb dieser Lehreinrichtungen mehr Freiheiten zur Entfaltung eigenständiger Aktivitäten einzuräumen. Dazu bedarf es der Möglichkeit, neue und von den etablierten Instituten organisatorisch und finanziell unabhängige Strukturen für gesellschaftliche und technologische Innovation zu entwickeln und zu erproben. Dabei sollten schnellere Prozesse, dezentrale Organisationsnetzwerke und neue interdisziplinäre Projektstrukturen bevorzugt gefördert werden. Konkret bedeutet dies, Citizen Science Initiativen im Umfeld der DIYbio Phagentherapie, z. B. aus studentischem Umfeld, gemeinnützigen Vereinen oder selbständig Tätigen Wissenschaftlern und Ingenieuren gezielt staatliche Forschungsgelder zur Verfügung zu stellen. Staatliche Forschungsgelder wären insbesondere für kleine Projekte mit wenigen Beteiligten und einer Laufzeit von Monaten bis wenigen Jahren hilfreich. Dabei sollten der administrative Aufwand für Anträge und Projektdokumentation möglichst gering und die Evaluation der Anträge kurz (wenige Wochen) sein, sodass auch neu entstehende Initiativen eine realistische Chance haben, ihre Projekte zeitnah zu finanzieren.

Anstelle der bürokratischen Berichterstattung über 'Deliverables und Milestones' könnte man eine Verpflichtung zum offenen Teilen der Ergebnisse der durch öffentliche Gelder geförderten Initiativen aufstellen. So könnten durch open-Source und open-Access Lizenzen einerseits die Kompatibilität technischer und wissenschaftlicher Standards gefördert und andererseits einem er­weiterten Personenkreis die Nutzung der Ergebnisse ermöglicht werden. Eine dezentrale Forschung kann so günstiger sein und potenziell wirtschaftliche und gesellschaftliche Vorteile aus bisher brachliegenden intellektuellen und technologischen Ressourcen generieren.

Die Vision wäre es, die Diagnose von antibiotikaresistenten Mikroben sowie die Produktion von Therapeutika in Form von „personalisierten“ Phagen weitgehend dezentral und zu erschwinglichen Kosten zu ermöglichen – selbstverständlich unter Anwendung moderner Qualitätsstandards (Pelfrene 2016).

In Entwicklungsländern und Industriestaaten gleichermaßen könnte die Phagentherapie, sofern ein Wirksamkeitsnachweis erbracht werden kann, eine interessante Antibiotika-Alternative darstellen. Besonders auch in Kriegssituationen oder nach Naturkatastrophen stehen Antibiotika häufig nicht in ausreichender Menge zur Verfügung. Mithilfe einer dezentralisierten und kostengünstigen Biotechnologie könnten Phagen in solchen Fällen mit vergleichsweise geringem Laboraufwand, rasch und spezifisch wirkend vor Ort bereitgestellt werden.

Das in Abb. 4 skizzierte Konzept stellt einen möglichen Weg dar, bei dem BioCommon-Lizensen genutzt werden könnten, um die Open-Source-Entwicklung von Antibiotika zu fördern. Bürger und Wissenschaftler könnten in einer globalen „Community“ zusammenarbeiten, um neue Antibitka zu finden und dabei unterschiedliches Wissen und Erfahrungen einbringen soie um Material und Methoden (bzgl. Software, Hardware und „Wetware“) zu erarbeiten, die eine dezentralisierte Antibiotikaforschung ermöglichen würden. Regierungen, NGOs und Firmen könnten dazu Fördermittel beitragen. Um die Forschungsaktivitäten zu koordinieren und Mittel produktiv einzusetzten würde die „Community“ demokratische Governance-Strukturen aufweisen, über die bestimmt würde, welche Projekte (besonders) unterstützt werden sollten. Alle aus den Forschungsaktivitäten hervorgehenden Daten, Entdeckungen und Erfindungen würden in einer gemeinsamen Datenbank gesammelt und unter dem Schutz einer BioCommons-Lizens sein.

Durch Kooperation mit Forschungsinstitute sowie auch Startup-Inkubatoren können Projekte, die aus Citizen Science Initiativen hervorgehen und deren Träger eine weiterführende Organisationsstruktur wünschen, problemlos in unternehmerische Tätigkeiten münden oder in ein institutionelles Forschungsprogramm überführt werden. Eine entsprechend geförderte Citizen-Science-Szene könnte möglicherweise relevante Beiträge dazu leisten, die Antibiotikakrise zu lösen, auf jeden Fall aber eine vertiefte Diskussion der modernen Biologie zu befördern und damit öffentliche Aufklärungsarbeit zu leisten. Gleichzeitig würde das öffentlich finanzierte, durch akademische Forschung generierte Wissen für ein größeres Publikum auch außerhalb von Forschungsinstituten nutzbar gemacht. Hacker- und Makerspaces bieten dabei den geeigneten Raum für Bürger, um sich selbstständig in wissenschaftlichen und technologischen Fragen zu bilden, und können gleichzeitig dem geforderten Bürgerdialog eine eigene Bühne bieten. Die junge DIY-Bio-Szene liefert durch inter- und transdisziplinärer Öffentlichkeitsarbeit, Kunstwerke, Beiträge zum studentischen iGEM-Wettbewerbs und durch Teilnahme anProjekten wie SYNENERGENE bereits jetzt schon relevante Impulse für die Debatte über die Perspektiven der Synthetischen Biologie, ihre gesellschaftliche Nützlichkeit und Erwünschtheit.

Abb. 4:         Vision der Open-Source-Phagenproduktion: Software, Hardware und “Wetware” (d.h. Produkte wie „synthetische“ DNA-Sequenzen, günstige Geräte für die Biotechnologie und freier online Zugriff auf Datenbanken) zur Herstellung synthetischer Phagen werden durch eine globale DIY-Bio Community entwickelt und genutzt sowie über BioCommon-Lizenzen (s. Text) auch für andere Gruppen, einschließlich Firmen zu Verfügung gestellt. Eigene Darstellung

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