Chimärer Affe geboren

„Manchmal sind es Fleißpreise bei wissenschaftlichen Durchbrüchen. Diese Arbeit zeigt, dass die systematische und mühsame Suche nach optimalen Kulturbedingungen und Versuchsaufbauten notwendig ist, um von einer prinzipiellen Entdeckung zu einer effizienten Anwendung zu kommen. Hier geht es darum, pluripotente Zellen so aufzubereiten und so in einen Präimplantationsembryo zu applizieren, dass eine effiziente Chimärenbildung möglich wird.“

„Dies muss als grundlegender wissenschaftlicher Durchbruch betrachtet werden. Gleichzeitig zeigt das Ergebnis, dass die Nachkommen ungesund sind und nicht mehr als ein paar Tage überleben können. Das ist ein klarer Hinweis darauf, dass Chimärismus, in welcher Form auch immer, keine Strategie für den menschlichen Gebrauch ist.“

„Die Arbeit ist ein weiterer spannender grundlagenwissenschaftlicher Durchbruch in der Stammzelltechnologie und Entwicklungsbiologie. Langsam, aber sicher werden die Rätsel am Anfang des Lebens gelöst. Gleichzeitig lernen wir, wie entscheidend zelluläre Zustände und Synchronisation bei der Bildung eines Organismus sind.“

„Die Verschmelzung von Ei- und Samenzelle, die Befruchtung, ist der natürliche Startpunkt der Entwicklung eines neuen Individuums. Als Chimären werden in der Biologie solche Lebewesen bezeichnet, die Zellen enthalten, die zwei (oder mehr) unterschiedlichen Befruchtungen entstammen. Chimären kommen in manchen Tierarten natürlicherweise vor. So weisen zum Beispiel Weißbüschelaffen einen natürlichen Blutzell-Chimärismus auf; die Embryonen tauschen bei den in dieser Affenart regelmäßig vorkommenden Zwillingsschwangerschaften Blutstammzellen über eine gemeinsame Plazenta aus. Im Rahmen der ‚Knochenmarkstransplantation‘ bei Patienten – die eigentlich eine Blutstammzelltransplantation ist –, werden im Zuge einer Stammzelltherapie menschliche Chimären erzeugt. Während es in den genannten Beispielen um Blutstammzellen geht, geht es in der neuen Studie um ‚Alleskönnerstammzellen‘, sogenannte pluripotente Stammzellen, und ihre Fähigkeit, Chimären in einem Primaten zu bilden. Von pluripotenten Stammzellen der Mäuse weiß man schon seit Jahrzehnten, dass sie chimäre Mäuse produzieren können. Für Primaten ist dies bisher jedoch noch nicht überzeugend gelungen. Das konkrete Ziel der aktuellen Studie war, in Zellkultur gehaltene pluripotente Stammzellen eines Primaten in einen so ursprünglichen (frühembryonalen) Zustand zurückzuversetzen, dass diese Stammzellen, wenn sie mit den Zellen eines sehr frühen Primaten-Embryos kurz nach der Befruchtung in engsten Kontakt gebracht werden, mit diesem eine funktionelle Einheit bilden können, sodass sich dieser frühe chimäre Embryo nach Übertragung auf eine Leihmutter zu einem chimären Affen entwickeln kann. Dies ist hier erstmalig überzeugend gelungen. Die in den Embryo übertragenen Stammzellen haben wesentlich zur Bildung aller überprüften Organe des geborenen Affen einschließlich Gehirn, Herz und Hoden beigetragen.“

„Menschen gehören zu den Primaten. Primaten sind sich untereinander sehr viel ähnlicher als eine Primatenart und eine Nagetierart es zum Beispiel untereinander sind. Insofern erbringt biomedizinische Primatenforschung – auch im Grundlagenbereich – praktisch immer auch Erkenntnisse über den Menschen sowie oft auch neue Ideen für die Behandlung von Erkrankungen. Die konkreten neuen Erkenntnisse hier sind, dass pluripotente Stammzellen der Primaten in einen so ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden können, dass sie eine Chimäre bilden können.“

Auf die Frage, ob die Forschung mit chimären Primaten auch in Europa beziehungsweise Deutschland erlaubt ist:
„Diese Art Forschung ist in Europa erlaubt und wird auch betrieben.“

„Chimäre Affen können primär bei zwei Forschungsfragen sinnvoll sein. Erstens: Bei der weiteren Erforschung der Möglichkeiten der Herstellung von Organen aus menschlichen Zellen im Tier. Sehr viele Patienten warten auf Spenderorgane. Der Bedarf an Spenderorganen ist jedoch sehr viel größer als ihre Verfügbarkeit. Um diese fatale Lücke zu schließen, könnten zum Beispiel in chimären Schweinen Herzen oder Lebern aus menschlichen ‚Alleskönnerstammzellen‘ gezüchtet werden. Die aktuelle Studie bringt diese Möglichkeit der Realität wieder einen Schritt– von mehreren wichtigen Schritten – näher.“

„Zweitens: Für eine Reihe von Forschungsfragen – auch für die Entwicklung und Überprüfung von neuen Therapien für Erkrankungen des Menschen – kann die genetische Modifikation von Tieren einschließlich der Primaten eine wichtige Rolle spielen. Manch wichtige genetische Modifikation ist jedoch komplex und ihre Durchführung relativ ineffizient. Mit den in der aktuellen Studie vorgestellten Daten könnte die Durchführung der genetischen Modifikation möglicherweise aus dem Tier in die Stammzellkultur verlagert werden. Dies könnte vielleicht neben einer Reduktion der Anzahl an Versuchstieren gleichzeitig zu einer verbesserten Effizienz der Forschungsverfahren führen.“

Auf die Frage, inwiefern diese Ergebnisse zur Generierung von Mensch-Affe-Mischwesen und womöglich zur Erzeugung von menschlichen Organen in Primaten beitragen:
„Das Ziel ist nach meinem Verständnis nicht, menschliche Organe in Affen heranzuzüchten. Das Ziel ist vielmehr, Organe aus menschlichen Zellen in Schweinen heranzuzüchten. Das Schwein ist allein schon wegen der anatomischen Größenverhältnisse ein günstigerer Spender für Organe als es die in der Forschung verwendeten – relativ zum Menschen – kleinen Primatenarten sind. Zudem ist die Verfügbarkeit von Schweinen sehr viel besser. Darüber hinaus spielen hier sicherlich auch ethische und emotionale Erwägungen eine Rolle. Die aktuelle Studie in einem Primaten-‚Modell‘, das große Aussagekraft im Hinblick auf den Menschen hat, zeigt aber wichtige Schritte, wie Primatenstammzellen für eine erfolgreiche Übertragung auf einen Empfängerembryo zur Bildung eines chimären Tieres vorbereitet werden können. Daher ist die Studie für die weitere Entwicklung von Verfahren zur Erzeugung menschlicher Organe, zum Beispiel in Schweinen, zur Bekämpfung der sehr großen Unterversorgung mit transplantierbaren Organen bedeutend.“

„In der vorliegenden Publikation, die in der renommierten Fachzeitschrift ‚Cell‘ erscheint, wird zum ersten Mal die Ableitung einer pluripotenten Zelllinie aus Cynomolgus-Affen (Javeneraffen; Anm. d. Red.) beschrieben, die den Chimärismustest besteht. Pluripotenz ist ein sehr vergänglicher Zustand der frühen Embryonalentwicklung, der es den Zellen mit diesem Potenzial erlaubt, sich in alle adulten Zelltypen zu entwickeln.“

„Die Untersuchung der Pluripotenz ist immens wichtig für die Grundlagenforschung, aber auch für die Entwicklung von neuen Zelltherapien für bisher unheilbare Krankheiten. Dies könnte durch embryonale (pluripotente) Stammzellen (ES) ermöglicht werden, die aus frühen Embryonen abgeleitet werden, oder durch induzierte pluripotente Stammzellen (iPS), die aus adulten Gewebezellen erstellt werden.“

„Der Nachweis eines pluripotenten Zellstatus ist allerdings komplex und die dafür vorhandenen Methoden sind unterschiedlich aussagekräftig.“

„Bisher sind pluripotente ES- und iPS-Zellen aus Nagern, Mäusen und Ratten, abgeleitet und im aussagekräftigsten Chimärismustest validiert worden. Dabei werden die zu testenden Zellen mit einem frühen Empfängerembryo (8-Zeller bis Blastozyste) kombiniert. Wenn sich ein lebensfähiger Organismus entwickelt, der in allen Organen Zellen beider Herkunft aufweist, spricht man von einer Zellchimäre.“

„Bei möglicherweise pluripotenten Zellen aus Menschen ist dieser Versuch ethisch nicht möglich, es besteht daher ein Risiko, dass diese Zellen nicht stabil sind, Tumore entwickeln können, oder sich nicht vollständig in funktionelle Zelltypen differenzieren.“

„In den letzten Jahren wurde daher intensiv daran geforscht aus Arten, die dem Menschen evolutionär näher stehen als Nager, pluripotente Stammzellen abzuleiten, allerdings mit sehr begrenztem Erfolg. Insbesondere in Chimärismustests wurden nur extrem begrenzte Ergebnisse erzielt.“

„Der Erfolg der ‚Cell‘-Publikation von Cao et al. basiert dabei auf einer systematischen Testung verschiedener Kulturmedien, die unterschiedliche Wachstumsfaktoren und Inhibitoren kombinieren.“

„Diese Publikation wird die Ableitung und Kultivierung qualitativ-hochwertiger humaner ES- und iPS-Zellen befördern. Humane iPS-Zellen und daraus abgeleitete adulte Zellen werden zurzeit schon in einer Reihe von klinischen Studien getestet, die durch die verbesserten Kulturbedingungen noch sicherer werden können.“