4. Aspekte zur Sicherheit

4.1 Schulrelevante Sicherheitsvorschriften

Für in Schulen durchgeführte Experimente gelten Sicherheitsvorschriften, die von den Kultus- bzw. Schulministerien eines jeden Bundeslandes herausgegeben werden. In Nordrhein-Westfalen handelt es sich dabei um den derzeit gültigen Runderlaß vom 20.1.1995 unter dem Titel „Sicherheit im naturwissenschaftlich-technischen Unterricht an allgemeinbildenden Schulen (KULTUSMINISTERIUM NRW 1995). In wesentlichen Teilen stützt sich der Runderlaß auf Empfehlungen zur Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht, die von der Kultusministerkonferenz der Länder verabschiedet werden. Die letzte Fassung dieser Empfehlungen wurde am 09.09.1994 beschlossen (BAGUV 1995). Gestützt sind die Empfehlungen auf Rechts- und Verwaltungsvorschriften, Unfallverhütungsvorschriften und technische Regeln. Die Kommission, die diese Empfehlungen ausarbeitet, kann aber darüber hinaus auch von unabhängigen Gruppen und Organisationen beraten werden. Im Falle der vorliegenden Empfehlungen ist das für den Bereich, der u.a. Vorsichtsmaßnahmen beim Arbeiten mit Bakterien-, Viren- und Pilzkulturen behandelt, durch den am Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften (IPN) in Kiel ansässigen Arbeitskreis für die Mikrobiologie in der Schule geschehen (LUCIUS/ BAYRHUBER 1994). Diesem Arbeitskreis gehören neben Mitarbeitern des Instituts auch Teilnehmer aus unterschiedlichen Institutionen an, darunter z.B. Vertreter des damaligen Bundesgesundheitsamtes, wissenschaftliche Vertreter aus dem Bereich Biologie und Medizin, Vertreter der gesetzlichen Unfallversicherer (GUV) und der Kultusministerien der Bundesländer (LUCIUS 1987, 1989, 1992).
Die von der Kultusministerkonferenz beschlossenen Richtlinien zur Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht haben Empfehlungscharakter. Jedes Bundesland kann diese Richtlinien übernehmen, hat aber auch die Möglichkeit, sie nach eigenen Vorstellungen bzw. Erkenntnissen zu modifizieren. D.h., die jeweils gültige Landesfassung dieser Richtlinien können sich in Teilen unterscheiden und sind für den praktizierenden Lehrer maßgebend. Die Einhaltung der in den Runderlassen formulierten Richtlinien wird durch die Schulaufsichtsbehörden der Bezirksregierungen sichergestellt.

Für das geplante Schülerexperiment zur genetischen Transformation sind für Nordrhein-Westfalen insbesondere die unter römisch zwei in Teil B des Runderlasses zur Sicherheit im naturwissenschaftlich-technischen Unterricht aufgeführten Sicherheitshinweise für den Umgang mit biologischem Material relevant. Dort werden unter Punkt 4 Hinweise für mikrobiologisches Arbeiten und den Umgang mit Bakterien und Pilzkulturen gegeben. Unter Punkt 5 sind die gesetzlichen Grundlagen dokumentiert (KULTUSMINISTERIUM NRW 1995).
Für das hier vorgeschlagene Schülerexperiment spielen vor allem die unter Punkt 4.4 (S. 65) aufgeführten Passagen eine Rolle, die wie folgt lauten:

„Genetische Manipulationen, die in den Geltungsbereich des Gentechnikgesetzes fallen, sind an allgemeinbildenden Schulen nicht erlaubt.
Nicht unter das Gentechnikgesetz fallen parasexuelle Vorgänge, die im Labor nachvollzogen werden können, z.B. Konjugationen, Transduktionen oder Phagenkreuzungen, sofern die verwendeten Organismen keine gentechnisch veränderte (rekombinierte) DNA enthalten".

„Der Einsatz von Antibiotika und das Arbeiten mit antibiotikaresistenten Mutanten ist in der Schule nicht erlaubt".

Ad 1: Genetische Manipulationen, die in den Geltungsbereich des Gentechnikgesetzes fallen, finden in dem Schülerexperiment zur genetischen Transformation nicht statt. Vielmehr handelt es sich bei den Experimenten um einen in § 3 des Gentechnikgesetzes (GenTG) definierten Vorgang der Selbstklonierung (in: EBERBACH et al. 1996). Diese Auffassung wird durch eine Stellungnahme von Seiten des Landesumweltamtes NRW, was in Nordrhein-Westfalen für die Genehmigung gentechnischer Anlagen zuständig ist, bestätigt. Diese Stellungnahme ist dem Anhang der Arbeit beigefügt. Auskunft erteilte Herr Dr. Eichler.
In meiner Anfrage an das Landesumweltamt NRW stellte ich u.a. die Frage, ob die Definition der Selbstklonierung nach § 3 des GenTG auf die genannten Plasmide (pBR322, pUC18, pUC19 und pAMP) im Zusammenhang mit der Transformation in E. coli K 12 DH5a oder anderen Sicherheitsstämmen laut Versuchsrahmen uneingeschränkt angewendet werden kann. Eine Skizzierung des Versuchsrahmens wurde der Anfrage beigefügt und umfaßte die geplanten Versuche zum Bereich der genetischen Transformation. Das Landesumweltamt NRW nahm dazu wie folgt Stellung:

An anderer Stelle führt das Landesumweltamt zu den Räumlichkeiten aus:

„[Es] kann eine Selbstklonierung ohne gentechnikrechtliches Verwaltungsverfahren in einem Raum durchgeführt werden, der aber aus allgemeinen Schutzprinzipien den Grundregeln guter mikrobiologischer Technik entsprechen muß. Es sollte also schon ein Labor oder zumindest ein naturwissenschaftlicher Praktikumsraum sein".

Am Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften in Kiel fand am 7. und 8.3.1996 eine Tagung zum Thema der „Unterrichtlichen Behandlung der Gentechnik unter besonderer Berücksichtigung ethischer Fragen" statt, an der u.a. Personen des oben erwähnten Arbeitskreises für die Mikrobiologie in der Schule teilnahmen. Dabei ging es u.a. um Fragen zur Verwendung von Plasmiden wie z.B. pBR322 im Schulunterricht. Eine Veröffentlichung der Ergebnisse dieser Konferenz liegt zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht vor. Nach früherer Auffassung des Arbeitskreises für die Mikrobiologie wurde die Verwendung solcher Plasmid-Vektoren für die Verwendung in Schulexperimenten wegen rechtlicher Bedenken nahezu ausgeschlossen (LUCIUS 1992). Es handelte sich dabei in erster Linie um das sogenannte Inverkehrbringen, da die Auffassung vertreten wurde, daß durch die Abgabe von Plasmiden wie pBR322 an Schulen, diese schon invehrkehrgebracht werden und somit die Definition der Selbstklonierung aus § 3 GenTG aufgehoben wird. Für diesen Fall werden die Plasmide wie pBR322 dann, im Sinne des GenTG, als gentechnisch veränderte DNA betrachtet, die dann wiederum unter das Gesetz fallen. Gestützt wird diese These durch eine Passage bei LUCIUS (1992): „Die einzige Möglichkeit, eine Genehmigung für solche Experimente [gemeint sind Experimente mit pBR322] auch an Gymnasien zu erhalten, wäre, einen festen Versuchsrahmen mit definierten Organismen zu beschreiben". Für den Fall hätte man beim damaligen Bundesgesundheitsamt eine Genehmigung zum Inverkehrbringen stellen müssen.
Gerade was den Einsatz von Plasmid-Vektoren in Schulexperimenten anbelangt, scheint am IPN aber ein Umdenken hin zu einer Erlaubnis solcher Plasmide statt-zufinden. So zumindest war mein Eindruck nach einem Telefonat mit
Herrn Dr. E.R. Lucius vom IPN. Allerdings muß das nicht heißen, daß der Arbeitskreis für Mikrobiologie zu einer gleichen Einschätzung gelangt.

Ad 2: Bei dem unter 2. beschriebenen Passus zum vollständigen Verbot der Ver-wendung von Antibiotika und des Arbeitens mit antibiotikaresistenten Mutanten geht der Runderlaß des ehemaligen Kultusministeriums NRW über das in den Empfehlungen der Kultusministerkonferenz beschlossene hinaus. Dort wird die Verwendung von Antibiotika in Schulen nicht ausgeklammert. Es werden jedoch Einschränkungen zu den zu verwendenden Bakterienstämmen getroffen, indem nur „Stämme mit chromosomal lokalisierter Streptomycinresistenz" verwendet werden sollen (BAGUV, S. 31). Ferner ist der Einsatz von Bakterienstämmen, die plasmidcodierte oder doppelte Antibiotikaresistenzen aufweisen, untersagt. Eine Erläuterung der Gründe wird an dieser Stelle nicht gegeben. Es ist aber anzunehmen, daß die Empfehlungen des Arbeitskreises für die Mikrobiologie an der Schule hier Einzug gehalten haben. Bezogen auf die plasmidcodierte Antibiotikaresistenz wird eine Gefahr vom Arbeitskreis für die Mikrobiologie in der Schule in der möglichen Übertragung der auf den Plasmiden codierten Resistenzfaktoren auf andere Organismen gesehen (LUCIUS 1992). Dabei wird aber nicht aus-reichend zwischen einzelnen Plasmiden differenziert. Anerkannte Sicherheitsvektoren wie pUC19 werden in einem Atemzug mit allen anderen Plasmiden, auf denen sich Antibiotikaresistenzen befinden und die nicht als Sicherheitsvektoren anerkannt sind, abgehandelt.
Bisher konnte bezogen auf den in Nordrhein-Westfalen gültigen Runderlaß zur Sicherheit im naturwissenschaftlich-technischen Unterricht weder der für die Biologie zuständige Referatsleiter beim Ministerium für Schul- und Weiterbildung NRW noch der Vertreter der Bezirksregierung Köln, der für die Einhaltung der Sicherheitsbestimmungen im Schulbereich des Regierungsbezirkes Köln zuständig ist, Auskunft darüber erteilen,
a) auf welchen rechtlichen Grundlagen das Verbot des Antibiotikaeinsatzes beruht und
b) welches die Gründe waren, über die Empfehlungen der Kultusministerkonferenz hinauszugehen.

Eine Möglichkeit, die Schulbehörden bewogen haben könnte, die Verwendung von Antibiotika in Schulexperimenten zu untersagen, besteht in einer eventuellen Gefährdung der Schüler bei bestehender Allergie gegenüber einzelnen Antibiotika. Dazu ist jedoch zu sagen, daß natürlich allergische Reaktionen im Einzelfall bei Schülern nicht ausgeschlossen werden können, aber die Schüler laut Runderlaß des KULTUSMINISTERIUMS NRW (1995, S. 56) auf mögliche allergische Reaktionen durch den Lehrer aufmerksam gemacht werden müssen. Darüber hinaus sind die Schüler angehalten, bereits bekannte Allergien mitzuteilen, damit darauf Rücksicht genommen werden kann.

Auf Anfrage beim Schulministerium bezüglich der oben zitierten Passagen zur Verwendung von Antibiotika sowie antibiotikaresistenter Bakterienmutanten in Schülerexperimenten generell und zu dem in der Arbeit ausgearbeiteten Schülerexperiment zur genetischen Transformation im speziellem, wurde zunächst einmal an die Bezirksregierung Köln verwiesen. Mit dem Vertreter der Bezirksregierung Köln, Herrn Dr. Merkle, der für die Überwachung der im Runderlaß angebenden Sicherheitsrichtlinien für Schulen im Regierungsbezirk Köln zuständig ist, wurde Kontakt aufgenommen. Es hat bereits ein Gespräch mit ihm stattgefunden, wo er bezogen auf das Schülerexperiment zur genetischen Transformation eine Prüfung der zur Diskussion stehenden Passagen des Runderlasses zusicherte. Ein Entscheidung dazu steht noch aus.

In der oben angeführten Stellungnahme des Landesumweltamtes NRW äußert sich Herr Dr. Eichler auf die Frage, ob die von Plasmiden (pBR322, pUC18, pUC19 und pAMP) codierten Antibiotikaresistenzen ein Gefährdungspotential besitzen und welche Maßnahmen ggf. zu seiner Neutralisierung zu ergreifen sind, wie folgt:

„Die von den genannten Plasmiden kodierten Antibiotikaresistenzen (Ampicillin- und Tetracyclinresistenz) bedingen kein über das alltägliche Leben hinausgehendes Risiko, weil sie keine Resistenz gegen therapeutisch bedeutende Antibiotika verbreiten und ohnehin in natürlichen Bakterienpopulationen ubiquitär vorkommen".

Anzumerken bleibt noch, daß innerhalb der Europäischen Union Selbstklonierungsexperimente in dem von mir geplanten Rahmen an Schulen in Dänemark (AGESEN et al. 1991, S. 5) und England (DFEE 1996, S.138) erlaubt sind und dort schon seit Jahren durchgeführt werden. In Dänemark befinden sich sogar Schulexperimente gesetzeskonform, die nach deutschem Recht bereits in den Bereich des GenTG fallen würden. Dabei handelt es sich um die Transformation von Hefezellen mit Plasmiden, die neben Hefe- auch Bakterienanteile beherbergen. Außerhalb Europas ist als Beispiel die USA zu nennen, wo ebenfalls schon seit Jahren Selbstklonierungsexperimente an Schulen durchgeführt werden dürfen (MICKLOS/ FREYER 1990, S. 198).

Bei dem Schülerexperiment zur genetischen Transformation handelt es sich nach Auffassung des Landesumweltamtes Nordrhein-Westfalens nicht um Gentechnik i.S. des Gesetzes, sondern um Selbstklonierung nach § 3 GenTG.

Die auf den Plasmiden codierten Antibiotikaresistenzen (Ampicillin- und Tetrazyclinresistenzen) stellen nach Auffassung des Landesumweltamtes kein über das alltägliche Leben hinausgehendes Risiko dar.

Da aber der Einsatz von Antibiotika und das Arbeiten mit antibiotikaresistenten Mutanten in Schulen des Landes Nordrhein-Westfalens laut Runderlaß des Landes vom 20.1.1995 nicht erlaubt ist, kann das Schülerexperiment zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht im Unterricht der Schulen durchgeführt wer-den. Allerdings ist vom zuständigen Vertreter der Bezirksregierung Köln, Herrn Dr. Merkle, eine Prüfung der zur Diskussion stehenden Passage zugesagt worden. Herr Dr. Merkle ist für Einhaltung der im Runderlaß angegebenen Sicherheitsrichtlinien für Schulen im Regierungsbezirk Köln zuständig. An ihn wurde von seiten des Ministeriums für Schul- und Weiterbildung NRW verwiesen.

Die in den Schülerexperimenten zur Verwendung vorgeschlagenen Chemikalien fallen z.T. unter die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) und sind in der Gefahrstoffliste aufgeführt, die als Anlage 3 den Empfehlungen der Kultusminister (BAGUV 1995) beigefügt wurde. Die verwendeten Chemikalien, die unter die Gefahrstoffverordnung fallen, sind aber alle für die Verwendung in Schülerexperimenten freigegeben. Anderslautende Informationen sind dem Runderlaß des Landes NRW (KULTUSMINISTERIUM NRW 1995) zur Sicherheit im naturwissenschaftlich-technischen Unterricht nicht zu entnehmen. Da jeder Schule ein Exemplar der vom Bundesverband der Unfallversicherer herausgegebenen KMK-Empfehlungen zur Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht (BAGUV 1995) vorliegt, kann sich der Lehrer anhand der darin enthaltenen Gefahrstoffliste und der dort gegebenen Hinweise orientieren. Im Lehrerteil der Schülerexperimente sind aber dazu auch Hinweise enthalten.

Voraussetzung für die Durchführung der Schülerexperimente zur genetischen Transformation sind Kenntnisse und Erfahrungen auf dem Gebiet der Mikrobiologie und mikrobiologischen Arbeitens. Dabei ist nicht zu erwarten, daß jeder Lehrer über diese Erfahrungen verfügt. Interessierten Lehrer könnte aber in Lehrerfortbildungsmaßnahmen die Chance gegeben werden, grundlegende Erfahrungen zu sammeln. Es ist geplant, das Schülerexperiment zur genetischen Transformation in einer Lehrerfortbildung im Institut für Genetik der Universität zu Köln vorzustellen. Diese könnte die Grundlage für weitere darstellen. Die Lehrerfortbildung sollte der Ort sein, wo sich die anwesenden Lehrer mit den einzelnen in den Experimenten angewandten Techniken vertraut machen können. Dadurch werden ihnen, sofern noch nicht vorhanden, allgemeine Prinzipien mikro- und molekularbiologischen Arbeitens nahe gebracht. Diese Grundlagen sollen dann an die Schüler im Unterricht weitergegeben werden. Vor allem sollen die Schüler angehalten werden, die einzelnen Experimente nicht einfach nur abzuarbeiten, sondern vor allem unter den Gesichtspunkten von Sterilität, Hygiene und Sicherheit kritisch zu hinterfragen. Die Funktion des Lehrers sollte dabei der eines Moderators sein, der die Schüler zu diesem Hinterfragen anregt und anleitet. Ferner scheint es gerade für den mit mikro- und molekularbiologischen Arbeitstechniken unerfahrenen Schüler sinnvoll, wenn er vor dem eigentlichen Experiment die Chance zum Einüben dieser Techniken bekommt. Das kann dadurch erfolgen, indem der Lehrer in einer der experimentellen Phase vorgeschalteten Unterrichtsstunde(n) Zeit zum Einüben läßt, in der sich die Schüler z.B. das Pipettieren kleiner Volumina oder das Ausplattieren von Volumina auf Agarplatten aneignen können.

Grundlage hierfür sind die in den KMK-Empfehlungen (BAGUV 1995, S. 30, 2.2.2.1) und im Runderlaß des Landes NRW zur Sicherheit im naturwissenschaftlich-technischen Unterricht an allgemeinbildenden Schulen (KULTUSMINISTERIUM NRW 1995, S. 61, 4.) gegebenen Hinweise:

Auf hygienisches Verhalten und peinliche Sauberkeit am Arbeitsplatz achten. Dort nicht essen, trinken, rauchen.
Nahrungsmittel, auch verpackte, nicht auf den Arbeitstisch legen.
Schleimhäute von Mund, Augen und Nase nicht mit Gegenständen oder Händen berühren, die durch die Arbeit mit Mikroorganismen kontaminiert sein könnten.

Vor und nach jedem Arbeiten sind die Hände gründlich mit handelsüblichen Mitteln zu desinfizieren und dann mit Seife zu waschen.

Die Arbeitsfläche ist vor Versuchsbeginn und nach Versuchsende unter Verwendung von Zellstofftüchern o.ä. mit Desinfektionsmittel zu reinigen.

Als Pipettierhilfen für Glaspipetten sind nur Kolbenpipettierhilfen zu verwenden. Das Pipettieren mit dem Mund ist verboten.

Sachgerechte Entsorgung der verwendeten Materialien und Chemikalien.

Die Entsorgung der in dem Schülerexperiment benutzten Chemikalien und biologischen Materialien sowie die damit in Kontakt gekommenen Verbrauchsmaterialien sind in dem Runderlaß des KULTUSMINISTERIUMS NRW (1995, S. 62) beschrieben. Bei Chemikalien sind die in der Gefahrstoffliste aufgeführten Entsorgungsratschläge zu beachten, die als Anlage 4 den Empfehlungen der Kultusminister (BAGUV 1995) beigefügt sind. Im wesentlichen handelt es sich dabei um Sammelbehältnisse, in die getrennt entweder organische, halogenfreie oder organische, halogenierte Stoffe gegeben werden. Diese Sammelbehältnisse sind in Schulen, an denen naturwissenschaftlicher Unterricht gegeben wird, vorhanden. Die biologischen Materialien (Organismen und ihre DNA, Plasmide) sollen im Anschluß an die Experimente durch Autoklavieren inaktiviert werden. Das kann entweder in einem Autoklaven geschehen oder aber alternativ auch in einem Dampfkochtopf bzw. Schnellkochtopf. Die Inaktivierung erfolgt bei 121 °C und einem Überdruck von 1 bar für 20 Minuten. Die zu autoklavierenden Gegenstände wie z.B. Agarplatten und gebrauchte Einwegpipettenspitzen sind dafür getrennt von anderen Abfällen in autoklavierbaren Plastikbeuteln zu sammeln. Es sollte mindestens ein Beutel mit Standgefäß an jedem Arbeitsplatz vorhanden sein. Nach der Inaktivierung können die Beutel dem normalen Hausmüll beigegeben werden, wenn sie keine anderen Gefahrstoffe enthalten. Glaspipetten werden unmittelbar nach Gebrauch in einen Eimer mit Desinfektionsmittel, der ebenfalls an jedem Arbeitsplatz vorhanden sein sollte, gegeben und im Anschluß an die Experimente gespült und für die Wiederbenutzung sterilisiert. Dieses kann im Autoklaven oder aber in einem Trockenschrank für 30 Minuten bei 180 °C erfolgen. Ein Haushaltsbackofen kann die gleiche Funktion wie ein Trockenschrank erfüllen.

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