Erste Studie, die die Entwicklung von Interspezies-Chimären als neue Quelle von Organen für Transplantationen zeigt
In einer in Cell . veröffentlichten Studie1, Chimären – benannt nach dem mythischen Löwen-Ziegen-Schlange-Monster – werden erstmals durch die Kombination von Material aus Mensch und Tier hergestellt. Die menschliche Zellen kann erfolgreich im Inneren eines Schweins wachsen, nachdem menschliche Stammzellen (die sich zu jedem Gewebe entwickeln können) mit einer hochmodernen Stammzelltechnologie in den Schweineembryo injiziert wurden.
Diese Studie unter der Leitung von Professor Juan Carlos Izpisua Belmonte vom Salk Institute for Biological Studies in Kalifornien ist ein großer Durchbruch und eine Pionierarbeit, um das Potenzial von Chimären zwischen den Arten und bietet beispiellose Möglichkeiten zur Untersuchung der frühen Embryonalentwicklung und Orgel Formation.
Wie entsteht die Mensch-Schwein-Chimäre?
Allerdings beschreiben die Autoren diesen Prozess als ziemlich ineffizient mit einer geringen Erfolgsquote von nur etwa 9 Prozent. Sie beobachteten jedoch auch, dass menschliche Zellen erfolgreich funktionierten, wenn sie Teil einer Mensch-Schwein-Chimäre waren. Die geringe Erfolgsquote wird hauptsächlich auf die evolutionären Unterschiede zwischen Mensch und Schwein zurückgeführt und es gab auch keine Hinweise darauf, dass sich menschliche Zellen in die vorzeitige Form des Gehirngewebes integrieren. Die geringe Erfolgsquote steht nicht außer Frage, die Beobachtungen zeigen, dass Milliarden von Zellen im Chimärenembryo immer noch Millionen menschlicher Zellen hätten. Das Testen dieser Zellen allein (sogar 0.1 % bis 1 %) wäre in einem größeren Kontext sicherlich sinnvoll, um ein langfristiges Verständnis der Interspezies-Chimäre zu erreichen.
Etwa zur gleichen Zeit wurde in Nature unter der Leitung von Hiromitsu Nakauchi vom Stanford Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine eine verwandte Chimärenstudie veröffentlicht, die über funktionelle Inseln in Ratten-Maus-Chimären berichtet2.
Ethische Diskussion um Chimären, wie weit können wir gehen?
Allerdings sind die Studien zur Entwicklung von Interspezies-Chimären auch ethisch umstritten und werfen Bedenken auf, inwieweit solche Studien durchgeführt werden können und rechtlich und gesellschaftlich akzeptabel sind. Dies beinhaltet ethische Verantwortung und rechtliche Entscheidungsgremien und wirft auch mehrere Fragen auf.
Wenn wir alle ethischen Überlegungen berücksichtigen, ist es ungewiss, ob jemals eine Mensch-Tier-Chimäre geboren werden kann. Wird es ethisch vertretbar sein, wenn seine geborene, aber nicht erlaubte Rasse dadurch unfruchtbar wird? Auch ist fraglich, wie viel Prozent der menschlichen Gehirnzellen Teil der Chimäre sein können. Könnte die Chimäre als Thema zwischen Tier- und Humanforschung möglicherweise in eine unangenehme Grauzone fallen? Wissenschaftler wissen nicht viel über ihre eigene Spezies aufgrund der vielen Hindernisse für die Erforschung des Menschen. Zu diesen Hindernissen gehören keine Unterstützung der Embryonenforschung, das Verbot jeglicher klinischer Studien im Zusammenhang mit der genetischen Veränderung der Keimbahn (Zellen, die zu Spermien oder Eizellen werden) und Einschränkungen der humanen Entwicklungsbiologieforschung.
Zweifellos werden Wissenschaftler diese Fragen zu gegebener Zeit angehen müssen, anstatt sie zu vermeiden. Solche Bemühungen werden eine Grundlage bilden und den Weg für weitere ethisch fundierte Forschung ebnen und tiefere Einblicke in das „Menschsein“ ermöglichen.
Die Autoren geben kategorisch an, dass ihr Ziel in erster Linie darin besteht, zu verstehen, wie sich Zellen zweier verschiedener Spezies (hier Schwein und Mensch) vermischen, differenzieren und integrieren und dass sie die Mensch-Schwein-Chimäre in einem sehr frühen Entwicklungsstadium analysiert haben.
Mehrere Herausforderungen, aber große Hoffnung für die Zukunft
Diese Studie ist trotz ihrer ethischen Herausforderung spannend und markiert den ersten Schritt zur Erzeugung transplantierbarer menschlicher Organe aus Großtieren (Schwein, Kuh etc.), deren Orgel Größe und Physiologie sind denen des Menschen sehr ähnlich. Wenn wir uns jedoch die aktuelle Studie ansehen, ist das Ausmaß der Immunabstoßung derzeit sehr hoch. Die Schweinebeiträge (Zellen vom Schwein) in jedes Organ, das in der Chimäre wächst, stellen eine äußerst große Herausforderung für alle Überlegungen zu einer erfolgreichen Organtransplantation beim Menschen dar.
Dennoch besteht die wahre Hoffnung für die Zukunft darin, hier ein neue Quelle von Organen für Transplantationen beim Menschen durch den Einsatz von Stammzellen- und Gen-Editing-Technologien. Dies ist wichtig und geboten angesichts des enormen Transplantationsbedarfs bei Patienten, von denen viele auf der Warteliste sterben (insbesondere bei Nieren- und Leberbedarf) und auch des enormen Mangels an ausreichend Spendern.
Die Autoren behaupten, dass diese Studie auch Auswirkungen auf andere verwandte Forschungsbereiche haben wird. Die kontinuierliche Entwicklung von Chimären mit relativ mehr menschlichem Gewebe hat neben dem Verständnis der Unterschiede zwischen den Arten auch Auswirkungen und ist nützlich für die Untersuchung des Ausbruchs von Krankheiten beim Menschen und für das Screening von Medikamenten vor Versuchen an menschlichen Teilnehmern. In dieser Studie wurde die Technologie nicht für menschliche Chimären verwendet, aber theoretisch könnte in Zukunft eine ergänzende Methodik entwickelt werden, um zu versuchen, Chimären zur Herstellung menschlicher Organe für die Transplantation zu verwenden. Weitere Arbeiten in diesem Bereich sollen Erkenntnisse über den möglichen Erfolg und die Grenzen dieser Technologien bei der Entwicklung von Chimären liefern.
Dies ist eine erste und entscheidende Studie zur Entwicklung von menschlichen und tierischen Chimären und ebnet den Weg, um das Verständnis der wissenschaftlichen Gemeinschaft über die Entstehungs- und Entwicklungswege von Zellen in einer tierischen Umgebung zu erweitern.
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Quelle (n)
1. WuJet al. 2018. Interspezies-Chimärismus mit pluripotenten Stammzellen von Säugetieren. Zelle. 168(3). https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.036
2. YamaguchiT et al. 2018. Interspezies-Organogenese erzeugt autologe funktionelle Inseln. Natur. 542. https://doi.org/10.1038/nature21070
