Forschung in München

Uni München klont Schweine für die Wissenschaft

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Der Forscher Eckhard Wolf von der Ludwig-Maximilians-Universität. Er klont die Säugetiere im Dienste der Wissenschaft.

Tausende Menschen warten derzeit allein in Deutschland auf ein lebensrettendes Spenderorgan. Dabei stehen bei Weitem nicht genügend Organe zur Verfügung. Eckhard Wolf vom Genzentrum der LMU arbeitet an einer Lösung: Dafür klont er Schweine.

München - 20 Jahre ist es heuer her, dass das schottische Klonschaf Dolly zur Mediensensation wurde. Vergleichsweise unbemerkt blieb damals das Kalb Uschi. Uschi kam 1998 zur Welt, das erste Säugetier, das in Deutschland geklont wurde. Im Gegensatz zu Dolly, die wegen Gelenkbeschwerden und einem Lungenleiden nach nur sechs Jahren starb, war Uschi nicht nur klinisch gesund, sondern wurde auch mehrfache Großmutter. Entstanden war sie im Labor von Professor Eckhard Wolf.

Es geht auch um Krankheiten wie Diabetes oder Mukoviszidose

Im Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in Großhadern forscht Wolf auch heute noch mit Klonen. Mit seiner Arbeit will der Lehrstuhlinhaber für molekulare Tierzucht und Biotechnologie Probleme im Bereich der Organtransplantation lösen und helfen, Krankheiten wie Diabetes oder Mukoviszidose zu bekämpfen. Zu diesem Zweck klont er Schweine. Dabei verändern Wolf und sein Team auch deren Erbsubstanz, um den Tieren noch vor der Geburt gewünschte Eigenschaften zu verleihen. Das können auch Krankheiten sein.

„Wir haben derzeit zwei Hauptarbeitsgebiete“, erklärt Wolf. „Das eine ist, dass wir versuchen, Schweine genetisch so zu modifizieren, dass ihre Zellen, Gewebe und Organe für die Xenotransplantation verwendet werden können.“ Xenotransplantation bedeutet, dass die tierischen Organe später in einen Menschen eingepflanzt werden können. Dabei handelt es sich um einen Sonderforschungsbereich, für den Wolf und sein Partner, der berühmte Herzchirurg Bruno Reichart, Förderungen von der Deutschen Forschungsgesellschaft DFG bekommen. „Das zweite Arbeitsgebiet ist, dass wir im Schwein menschliche Erkrankungen nachahmen – ebenfalls durch genetische Modifikation.“ Das sei insbesondere für die Diabetesforschung relevant, aber auch für seltene monogene Erkrankungen wie Mukoviszidose, zystische Fibrose oder die Duchenne-Muskeldystrophie.

Der Großteil läuft ohne Tierversuche

Wolfs Forschung findet an zwei Orten statt. Im Labor des Genzentrums entsteht das gewünschte Erbmaterial. Auf einem Versuchsgut am Rande der Stadt werden die Schweine aufgezogen. Dabei kommt ein Großteil der Experimente ganz ohne Tierversuche aus.

Zunächst kreieren die Forscher im Labor ein verändertes Stück DNA – in vitro, sprich: im Reagenzglas. Das mutierte Gen wird einer Zelle hinzugefügt. „Diese Zelle fusionieren wir jetzt mit einer Eizelle, aus der wir vorher die genetische Information herausgenommen haben“, erklärt Eckhard Wolf. Tierfreunde beruhigt er: „Die Eizellen holen wir vom Schlachthof – das heißt, es sind nicht extra Tiere dafür getötet worden. Es ist im Prinzip ein Abfallprodukt.“ Die Wirkung dieses Abfallprodukts ist jedoch enorm: „Die Eizelle ist in der Lage, aus einer eingeschleusten Zelle wieder eine totipotente Zelle zu machen – also eine, aus der ein gesamter Organismus entstehen kann.“ Diesen Prozess nennen die Wissenschaftler Reprogrammierung. „Dann haben wir eine Eizelle mit einem Zellkern. Diese beginnt sich ganz normal zu teilen: Zweizeller, Vierzeller, Achtzeller – im Prinzip also das, was auch bei einer Befruchtung passiert.“

Mikroskopisch vergrößert: Erbmaterial eines toten Schweins wird in die Eizelle einer Sau eingesetzt - der Ursprung eines Klon-Schweins.

Erst jetzt geschieht, was man als Tierversuch bezeichnen kann. Der durch Zellteilung entstandene Embryo wird in ein Muttertier eingesetzt. „Wir können diese Embryonen nur bis zum Blastozystenstadium kultivieren, also fünf bis sechs Tage lang. Spätestens dann müssen sie in ein Empfängertier übertragen werden.“

Der Embryo wird laparoskopisch eingesetzt

Dies geschieht nun nicht mehr im Genzentrum, sondern auf dem Versuchsgut. „Auch das läuft bei uns so, dass die Belastung der Tiere minimal ist“, so Wolf. Früher habe man die Schweine wirklich operieren müssen. „Das war eine zwölf bis 15 Zentimeter lange Wunde, wo man den Eileiter, in den der Embryo hineintransferiert wurde, vorlagern musste.“ Das hat sich geändert – mittlerweile wird der Eingriff laparoskopisch vorgenommen. „Das heißt, es sind nur noch drei punktförmige Einstiche: einer für eine Lichtquelle sowie ein Endoskop, einer für Halte-Instrument, mit dem man den Eileiter in die richtige Position bringt, und eine weitere Öffnung, durch die man die Pipette einführt, in die die Embryonen aufgesaugt sind.“ Diese werden im Eileiter deponiert. „Für das Tier ist das minimal belastend, die OP dauert maximal zehn Minuten.“ Das Schwein wache sofort wieder auf, habe keine Schmerzen und fresse in der Regel auch normal. „Die Trächtigkeitsrate liegt bei über 70 Prozent.“

Transplantationsexperimente mit Mäusen und Affen

Drei Monate, drei Wochen und drei Tage später – exakt so lange dauert bei Schweinen die Schwangerschaft – werden die Ferkel geboren. Durch Tests stellen die Forscher fest, ob die genetische Modifikation auch die gewünschten Resultate erbracht hat. Erst wenn diese Tests erfolgreich verlaufen sind, führen die Wissenschaftler Transplantationsexperimente durch. „Das bedeutet, man gewinnt Gewebe von diesen Schweinen und untersucht es zunächst einmal in Mäusen, die ein dem Menschen ähnliches Abwehrsystem haben.“ Nur so könne man testen, ob die Modifikation davor schützt, dass der Körper das Spendeorgan abstößt. „Wenn diese Experimente positiv ausfallen, würde man am Ende versuchen, in ein größeres Tier zu transplantieren“, sagt Wolf. Im Fall der Diabetesforschung, wenn Zellen transferiert werden sollen, die Insulin produzieren, sind diese größeren Tiere meist Rhesusaffen. „Für ein Schweineherz ist der Rhesusaffe zu klein, deshalb würde man für eine Herztransplantation Paviane nehmen.“

Jedes Vorhaben braucht eine eigene Genehmigung

Für jedes seiner Vorhaben braucht Wolf eine Genehmigung der Regierung von Oberbayern. „Wir müssen naturwissenschaftlich und ethisch rechtfertigen, dass dieses Vorhaben Sinn macht“, erklärt er. Sowohl im Bereich Xenotransplantation als auch bei der Erstellung von Tiermodellen gebe es oft Diskussionen. „Aber letztendlich sind diese Vorhaben alle genehmigt worden, weil sie einen ganz vernünftigen und für den Menschen sehr wichtigen Grund haben.“

Bislang hat Wolf großen Erfolg. „Das ist auch der Grund, warum wir denken, dass wir in unserem Sonderforschungsbereich in einigen Jahren in die Klinik kommen können.“ Dann kann er Menschen mit seinen Erkenntnissen und Fähigkeiten gezielt helfen. Natürlich habe er nicht vor, als erstes gleich ein Herz zu verpflanzen. „Aber mit Pankreasinseln – das sind die Insulin produzierenden Zellen aus der Bauchspeicheldrüse – ist durchaus geplant, bis 2020 eine klinische Studie durchzuführen.“

Marian Meidel

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