Seine Genaktivität kontrollieren zu können, wäre durchaus nützlich: Man könnte auf Knopfdruck den Körper ein Protein produzieren lassen, von dem er krankheitsbedingt zu wenig herstellt. Noch besser wäre es, wenn man auch noch auf den Knopfdruck verzichtet und die Gene direkt durch Gedanken an- und ausschaltet. Eine solche "Gehirn-Gen-Schnittstelle" könnte beispielsweise eigenständig erkennen, dass ein epileptischer Anfall droht, und geeignete Maßnahmen ergreifen.

Ob das Verfahren, das Wissenschaftler um Martin Fussenegger von der ETH Zürich nun in einer aktuellen Veröffentlichung vorstellen, bereits als derartige Schnittstelle betrachtet werden kann – oder zumindest als früher Vorläufer –, muss wohl jeder für sich selbst entscheiden. Zumindest gebührt den Forschern das Verdienst, zu den Ersten zu zählen, die konkret an solchen Vorrichtungen forschen, welche sonst eher im Reich der Sciencefiction-Literatur beheimatet sind.

In seiner aktuellen Veröffentlichung präsentiert das Team ein Verfahren, zwei bestehende Techniken zu verknüpfen: das Auslesen von Gehirnwellen mit Hilfe kommerzieller EEG-Headsets und das kontrollierte Anschalten von Genen durch Optogenetik. Am Ende entsteht tatsächlich so etwas wie eine Gedankensteuerung für ein Gen.

Kernstück ihrer Machbarkeitsstudie ist ein Miniaturcontainer, der genetisch modifizierte Zellen enthält. In diese Laborzellen transferierten die Forscher einen molekularen Schalter, der auf Licht im nahen Infrarot reagiert: Werden die Zellen von einem Lämpchen im Container beschienen, tritt in ihnen eine Signalkaskade in Aktion, an deren Ende das Gen für ein Protein namens SEAP abgelesen wird. SEAP wählten die Wissenschaftler als Testfall, weil es besonders gut nachweisbar ist; seine normale Funktion im Stoffwechsel spielte keine Rolle.

Fussenegger und seine Kollegen implantierten den Container samt Zellen unter die Haut einer Maus. Eine Induktionsspule versorgte die LED-Lampe im Implantat kabellos mit Energie. Schalteten die Wissenschaftler das elektrische Feld an, leuchtete die Lampe, und die Zellen produzierten SEAP, das durch eine Membran in den Blutkreislauf der Maus gelangte, wo es die Forscher nachwiesen.

Gedankensteuerung mit Headset

Um die Verknüpfung zum Gehirn herzustellen, griff das Team um Fussenegger auf ein Headset zurück, das über eine Stirnelektrode in rudimentärer Weise Gehirnwellen aufzeichnet und analysiert. In einem Experiment baten sie Freiwillige durch Konzentration, Entspannung oder "Meditation" – allesamt Hirnzustände, zwischen denen das Headset unterscheiden kann – ein Signal auszusenden, das wiederum die Induktionsspule in Gang setzte, die die LED-Lampe zum Leuchten brachte und so ultimativ das Ablesen des SEAP-Gens auslöste.

Somit hatten die Versuchspersonen allein durch ihre Gedanken ein Gen eingeschaltet – zumindest in einem gewissen Sinn. Eine echte "Gehirn-Gen-Schnittstelle" ist jedoch auch nach Auffassung der Forscher erst in "ferner Zukunft" zu erwarten. Nötig wären hier zum einen drastische Verbesserungen bei der Erfassung und Auswertung von Gehirnsignalen und zum anderen eine sichere Möglichkeit, optogenetische Schalter in Körperzellen zu pflanzen. Dann erst ließe sich das therapeutische Potenzial dieses Verfahrens abrufen.