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26.05.2021

Internationale Leitlinien weiten Anzucht von Embryonenmodellen aus Stammzellen aus

Anlass

Aus menschlichen Stammzellen hergestellte Modelle von Embryonen könnten künftig länger als die weitgehend international erlaubten 14 Tage im Labor herangezüchtet werden. Dafür spricht sich unter anderem die internationale Gesellschaft für Stammzellforschung (ISSCR) in einer Neuauflage ihrer Leitlinie zum Thema aus, die am 26.05.2021 erschienen ist (siehe Primärquellen). Aufgrund der rasanten Forschungsentwicklungen aktualisierten interdisziplinäre Fachgruppen ihren Konsens über Status quo, Chancen und Grenzen des Forschungsbereichs – von der Forschung an embryonalen Stammzellen, Embryomodellen und Embryonen bis zur klinischen Anwendung von Stammzelltherapien.

Eine international wichtige Empfehlung findet sich im ersten Themenblock zur Forschung mit embryonalen Stammzellen, Embryomodellen und Embryonen. Laut den Leitlinien sollen aus menschlichen Stammzellen hergestellte Embryonenmodelle so lange im Labor kultiviert werden dürfen, wie es dem Forschungszweck dient. Die vorherige Version der Leitlinie von 2016 führte die Kultivierung von Embryonenmodellen – damals noch embryonenähnliche Strukturen genannt – zusammen mit der von natürlichen Embryonen unter der sogenannten 14-Tage-Regel. Zeitlich darüber hinaus gehende Forschung fiel international bisher unter die Kategorie 3 „Unzulässige Forschungsaktivitäten” der Leitlinie [I] – eine Regel, die in den vergangenen Jahren aufgrund fortschreitender Forschung vermehrt in Frage gestellt wurde. Die Anzucht menschlicher Embryonen im Labor ist auch gemäß der Neuauflage zwar auch weiterhin auf maximal 14 Tage festgelegt, allerdings fällt die Kultivierung darüber hinaus nun nicht mehr unter die Kategorie untersagter Forschung. Zwar sei es technisch derzeit nicht möglich, menschliche Embryonen über diesen Zeitraum hinaus zu kultivieren, die Technik entwickele sich doch stetig weiter und dem soll offenbar Rechnung getragen werden. Es heißt in der Leitlinie, auch wenn die 14-Tage-Regel vielerorts in nationalen Gesetzen verankert ist, sollte schon jetzt ein öffentlicher Diskurs darüber stattfinden, ob eine Ausweitung der Forschung an menschlichen Embryonen in der Laborkultur unter wissenschaftlich-ethischer Aufsicht zulässig sein könnte. In Deutschland ist die Forschung an natürlichen Embryonen durch das Embryonenschutzgesetz generell verboten, auch die 14-Tage-Regel findet hierzulande keine Anwendung.

Das Feld der Stammzellforschung hat in den vergangenen Jahren enorme Fortschritte in der Erforschung der frühen Embryonalentwicklung machen können. So ist es Forschenden zuerst bei der Maus und dann auch mit menschlichen Stammzellen gelungen, sogenannte Blastoide herzustellen – eine Struktur, die dem Vielzellstadium Blastozyste der frühen Embryonalentwicklung gleicht (SMC Material dazu [II][III][IV] und [V]). Inwiefern diese künstlichen Modelle verschiedener Stadien der Embryogenese tatsächlich durch Befruchtung entstandener Embryonen gleichzusetzen sind, ist Gegenstand von Diskussionen in Ethik und Recht, die international unterschiedlich geführt werden [V][VI].

Mehrere Berichte der unterschiedlichen Fachgruppen begleiten die aktualisierte Leitlinie, die zeitgleich in dem Fachjournal „Stem Cell Reports“ veröffentlicht werden. In dem zur Embryonenforschung zugehörigen Bericht erläutern die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Diskussionen und Argumente zur Aufhebung der 14-Tage-Regel zur Kultivierung von Embryonenmodellen (siehe Primärquellen). Sie empfehlen zur Bewertung der Forschung an Embryonenmodellen zukünftig vor allem der Grad der Integration als Kriterium heranzuziehen. Bisher hatten vor allem zeitliche Aspekte – 14 Tage – oder das Potenzial, ein Organismus zu werden, eine Rolle gespielt. Nicht-integrierte Modelle des Embryos bilden dabei beispielsweise nur ein bestimmtes Merkmal oder Gewebe eines Embryos ab, integrierte Modelle schließen zur weiteren Entwicklung und auch Einnistung benötigte Gewebe, die außerhalb des eigentlichen Embryos liegen, mit ein.

Übersicht

     

  • Prof. Dr. Thomas Zwaka, Abteilung für Stammzell- und Entwicklungsbiologie, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, USA
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  • PD Dr. Michele Boiani, Leiter der Arbeitsgruppe „Mouse Embryology“, Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster
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  • Dr. Ingrid Metzler, Post-Doc am Institut für Wissenschafts- und Technikforschung, Universität Wien, Österreich
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Statements

Prof. Dr. Thomas Zwaka

Abteilung für Stammzell- und Entwicklungsbiologie, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, USA

„Zellkulturmodelle jenseits der 14-Tage-Regelung sind essenziell für unser Verständnis der menschlichen Entwicklung, da einige der wichtigsten Entwicklungsschritte erst nach dieser Periode stattfinden. Außerdem wird immer klarer, dass die Grundlage vieler ernster Entwicklungsstörungen mit den erweiterten Modellen erfasst werden kann.“

„Nach wie vor sind Embryonenmodelle eindeutig nur Modelle, eine Zellkultur-Karikatur der menschlichen Entwicklung, und nicht echtes menschliches Leben und daher sollten wir von diesen Modellen maximalen Gebrauch machen. Neue Richtlinien sind schon lange hinfällig, da viele meiner Kollegen seit Jahren die Grenzen dessen, was in der Zellkultur möglich ist, aggressiv erweitern. Zudem respektieren die Regeln regionale Gegebenheiten.“

„Momentan ist anzunehmen, dass die in der Petrischale gezüchteten Strukturen nie die Perfektion und Komplexität von echten menschlichen Embryonen erreichen, sondern immer nur artifizielle Modelle bleiben. Basierend auf meiner Erfahrung mit selbstorganisierten Zellkulturmodellen, sollte ein ‚Urknall‘, der eine ungewöhnliche oder sogar furchteinflößende Lebensform entstehen lassen würde, aber nicht ausgeschlossen werden.“

PD Dr. Michele Boiani

Leiter der Arbeitsgruppe „Mouse Embryology“, Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster

„Die ‚integrated stem cell-based embryo models‘ (Embryonenmodelle, die alle wichtigen Gewebe des sich entwickelnden Embryos und seiner Umgebung einschließen, Anm. d. Red.) wachsen im Vergleich zu den natürlichen Gegenstücken langsam. Daher ist es verständlich, dass sie mehr Zeit brauchen als die 14 Tage (beim Menschen), und diese längere Zeit sollte meiner Meinung nach auch regulatorisch erlaubt werden. Entscheidend ist für mich eher der Transfer und die Einnistung in eine Gebärmutter, und weniger wie viele Tage die ‚embryo models‘ in vitro verbracht haben. Transfer und Implantation werden von den neuen ISSCR-Richtlinien klar verneint. Wir sollten jedoch bedenken, dass es möglich ist – bei Mäusen – Föten außerhalb des Uterus in vitro zu erzeugen [1] (also bis sich Organe bilden; Anm. d. Red.), sodass prinzipiell etwas Ähnliches auch beim Menschen in Zukunft erreicht werden könnte. Wenn es um den Nutzen für die Gesellschaft solcher Embryonenmodelle geht, sollten wir bedenken, dass im Labor erhebliche physiologische Anpassungen zur in vitro Kultivierung stattfinden, wobei nicht sicher ist, dass die biologischen Prozesse dort genauso ablaufen wie natürlicherweise im Körper. Also ob wir etwas lernen, das auch relevant für die ‚echten Prozesse‘ in vivo ist, halte ich für fragwürdig. Für die Gesellschaft glaube ich nicht, dass diese Forschung an stammzellbasierten Embryomodellen Antworten auf die wirklichen Probleme bringen wird. Das Hauptproblem ist, dass die menschliche Fortpflanzung auf ein immer späteres Alter der Eltern verschoben wird, wenn die Eizellen weniger werden und mit Aneuploidie belastet sind (veränderte Anzahl an Chromosomen, wie beispielsweise bei Trisomie 21; Anm. d. Red.). Daher sehe ich keine Notwendigkeit für die Gesellschaft, Embryonen aus Stammzellen herzustellen, sondern eher eine Notwendigkeit der Regeneration der Eizellen (oder Spermien), durch Differenzierung aus Stammzellen. Nach wie vor ist es besser, denke ich, wenn wir diese Experimente weiter an Tieren durchführen, bis sie sicher und berechenbar genug sind.“

Dr. Ingrid Metzler

Post-Doc am Institut für Wissenschafts- und Technikforschung, Universität Wien, Österreich

„Die Guidelines der ISSCR regen an, öffentliche Debatten und Diskussionen darüber zu führen, ob an der derzeit gültigen zeitlichen Begrenzung an Forschung mit menschlichen Embryonen auch in Zukunft festgehalten werden soll. Sie formulieren eine breite öffentliche Unterstützung für eine solche Forschung als Voraussetzung dafür, dass in Zukunft einzelne dafür zuständige Kommissionen das Kultivieren von menschlichen Embryonen über die 14-Tage-Grenze hinaus bewilligen könnten.“

„Gleichzeitig sehen die Guidelines aber auch die Möglichkeit vor, mit sogenannten Embryonenmodellen so lange zu forschen, wie es für die Beantwortung von Forschungsfragen notwendig ist. An dieser Stelle formulieren sie die Bewilligung durch eine Kommission als Voraussetzung. Die Guidelines sehen jedoch keine Notwendigkeit für eine breitere öffentliche Diskussionen dieser Forschung.“

„Die in den Guidelines gemachte Grenzziehung zwischen Fragen, die breit diskutiert werden, und Fragen, die keine weiteren Diskussionen brauchen, erscheint mir zu schnell zu erfolgen. Stimmen von wissenschaftlichen Organisationen und wissenschaftliche Evidenz sind überaus wichtige Beiträge in Auseinandersetzungen mit den Graubereichen der biomedizinischen Forschung. Schwierig wird es jedoch, wenn wissenschaftliche Organisationen versuchen, die Bereiche zu definieren, über die öffentlich diskutiert werden soll. Ich denke, es wäre vorschnell Forschung an Embryonenmodelle in eine Schublade an Themen zu stecken, die keine breitere Diskussionen brauchen.“

„Wir können tatsächlich beobachten, dass internationale Richtlinien in den vergangenen Jahrzehnten in der Regulierung der biomedizinischen Forschung an Bedeutung gewonnen haben. Freilich sind diese Richtlinien in der Regel nicht demokratisch legitimiert. Aus gesellschaftlicher Sicht wäre es daher wünschenswert, dass auch professionelle Organisationen versuchen, Debatten möglichst inklusiv und auch partizipativ zu gestalten. Internationale Richtlinien leisten einen wichtigen Beitrag in Debatten. Sie sollen und können Debatten jedoch nicht ersetzen.“

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Prof. Dr. Thomas Zwaka: „Ich habe keine Interessenkonflikte im Kontext der Arbeit die hier vorgestellt wurde.“

Alle anderen: Keine Angaben erhalten.

Primärquellen

ISSCR – International Society for Stem Cell Research (2021): ISSCR Guidelines for Stem Cell Research and Clinical Translation. Version 1.1; Mai 2021.

Clark AT et al. (2021): Human embryo research, stem cell-derived embryo models and in vitro gametogenesis: considerations leading to the revised ISSCR guidelines. Stem Cell Reports; S2213-6711(21)00259-9. DOI: 10.1016/j.stemcr.2021.05.008.

Literaturstellen, die von den Experten zitiert wurden

[1] Aguilera-Castrejon A et al. (2021): Ex utero mouse embryogenesis from pre-gastrulation to late organogenesis. Nature; 593 (7857): 119-124. DOI: 10.1038/s41586-021-03416-3.

Literaturstellen, die vom SMC zitiert wurden

[I] International Society for Stem Cell Research (ISSRC) (2016): Leitlinien für Stammzellforschung und klinische Translation. Deutsche Übersetzung.

[II] Science Media Center (2017): Zwei Typen von embryonalen Stammzellen organisieren sich selbst so, dass in vitro ein Embryo-ähnliches Gebilde entsteht. Research in Context. Stand: 02.03.2017.

[III] Science Media Center (2019): Künstliche embryoartige Struktur aus einzelner Mauszelle hergestellt. Research in Context. Stand: 17.10.2019.

[IV] Science Media Center (2021): Menschliche Embryo-Vorläufer aus der Petrischale. Research in Context. Stand: 17.03.2021.

[V] Rivron NC et al. (2018): Blastocyst-like structures generated solely from stem cells. Nature; 557 (7703): 106-111. DOI: 10.1038/s41586-018-0051-0.

[VI] Science Media Center (2021): Ethik und Recht bei Embryonenmodellen aus Stammzellen. Research in Context. Stand: 12.12.2018.

[VII] Bartfeld S et al. (2020): Organoide – Ihre Bedeutung für Forschung, Medizin und Gesellschaft. Forschungsberichte der interdisziplinären Arbeitsgruppen der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften. Nomos. DOI: 10.5771/9783748908326.