Was darf die Wissenschaft?

Embryos aus Mensch-Affen-DNA

Erst vor Kurzem etwa stellte eine Forschungsgruppe erfolgreich Embryos aus menschlicher und Affen-DNA her, sogenannte Chimären. Dazu injizierten sie menschliche Stammzellen in sehr frühe Affen-Embryos und beobachteten, wie sich die Embryos entwickelten.

Stammzellen sind Vorläufer unserer Körperzellen, die sich noch nicht auf einen Zelltyp festgelegt haben. Sie könnten beispielsweise zu Hautzellen werden, Nervenzellen oder Muskelzellen. Wofür sie sich letztendlich entscheiden, kommt auf ihre Umgebung und bestimmte Signalstoffe an – in diesem Fall also auf den Affen-Embryo.

Die Forschenden konnten zeigen, dass einige der menschlichen Zellen sich auch später noch im Embryo befanden und zu der Entwicklung beisteuerten. Das hatte bisher in Versuchen mit Mäusen und Ratten nicht gut funktioniert. Die Hoffnung dahinter: Mithilfe der Chimären könnten menschliche Gewebe oder Organe für Transplantationen hergestellt werden – wenn die Technik irgendwann weit genug entwickelt ist.

Stammzellen müssen nicht aus Embryonen stammen

Früher dachte man bei Stammzellen in der Regel an solche, die aus menschlichen Embryonen entnommen wurden - eine ethisch sehr bedenkliche Angelegenheit, die in Deutschland und anderen Ländern verboten ist.

Umso brisanter war die Entwicklung von sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs): Zellen von erwachsenen Menschen (wie zum Beispiel Hautzellen), die sozusagen in Stammzellen “zurückverwandelt” werden und sich dann wiederum zu unterschiedlichen Zelltypen entwickeln können.

Dieser Zaubertrick hat gleich mehrere Vorteile: Zunächst einmal sind wir nicht unbedingt auf embryonale Stammzellen angewiesen, um die menschliche Entwicklung zu untersuchen. Bei Krankheiten können wir zudem die Zellen der Patientinnen und Patienten nehmen und an ihnen direkt analysieren, welche Therapie helfen kann.

Zellklumpen, die Organen und Hirnregionen ähneln

Der nächste Fortschritt mit den Stammzellen kam mit der Entwicklung von Organoiden: winzige Zellklumpen, die verschiedenen Organen und sogar Gehirnregionen ähneln. Die iPSCs wachsen hier nicht nur auf dem Boden einer Kulturschale nebeneinander, sondern mithilfe einer Gelmatrix zur Stabilisierung übereinander und miteinander verwoben.

Die Organoide sind bislang nur wenige Millimeter groß und sehen aus wie mehr oder weniger runde Kügelchen. Sehr spannend sind dabei die Hirnorganoide. Zwar sind sie weit von einem echten Gehirn entfernt, doch gibt es mittlerweile Organoide von verschiedenen Gehirnregionen, die in manchen Versuchen sogar untereinander interagieren können.

Allerdings fehlt den Zellklumpen so einiges, was ein Gehirn ausmacht: Sie bestehen nur aus wenigen Zelltypen, während in unseren Köpfen viele Arten von Zellen existieren. Auch mit der Durchblutung ist die Forschung noch nicht weit gekommen, obwohl es dazu bereits Versuche gibt. Beispielsweise werden die Hirnorganoide in Versuchstiere wie Mäuse und Ratten eingesetzt. Der Blutkreislauf des Tieres kann dann eine Verbindung mit dem Organoid eingehen und es so versorgen.

Davon sei die Forschung noch sehr weit entfernt, betont Julia Ladewig. “Wir haben keinen Organismus, nur einen Haufen aus Nervenzellen. Die reagieren auf Lichtreize oder wenn wir Botenstoffe hinzufügen, aber das machen Nervenzellen in einer 2-D-Kultur genauso. Das ist kein Zeichen von Bewusstsein.”

Hirnorganoide empfinden keine Schmerzen

Um beispielsweise Schmerzen zu empfinden, benötigten die Hirnorganoide außerdem Schmerzrezeptoren. Die finden wir etwa in der Haut und auch in anderen Geweben – aber nicht auf Nervenzellen. Daher spüren wir zwar kleine Schürfwunden an der Hand oder Seitenstechen im Bauchraum, können aber problemlos bei wachen Patienten am offenen Gehirn operieren. Dass Hirnorganoide Schmerz empfinden, ist also komplett ausgeschlossen.

Hirnorganoide sollen dem Gehirn immer ähnlicher werden

Um das echte Gehirn besser zu verstehen, versucht die Wissenschaft zwar, die Organoide ihrem Vorbild immer ähnlicher werden zu lassen. Das bedeutet aber in der jetzigen Forschung, zwei oder mehr Organoide zu verknüpfen, die dennoch nur aus wenigen Zellen bestehen und keine Sinneseindrücke von außen bekommen.

Weniger Tierversuche durch Hirnorganoide

Umgekehrt gibt es auch positive Aspekte der Hirnorganoide, die bei der Diskussion um ethische Konsequenzen eine Rolle spielen: Gerade zum Schutz von Tieren können sie sehr hilfreich sein, betont Julia Ladewig. Bisher waren Tierversuche unumgänglich, um architektonische Entwicklungsprobleme im Gehirn zu verstehen.

So lassen sich in Tieren bestimmte Gene ein- oder ausschalten und beobachten, ob sich das Gehirn daraufhin anders entwickelt. Nun können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler solche Fragen an den dreidimensionalen Zellklumpen in Kulturschalen untersuchen. “So brauchen wir weniger Versuche an Tieren, die im Unterschied zu den Hirnorganoiden ohne Zweifel fühlende Lebewesen sind.”

Die Vermischung von Mensch und Tier könnte Probleme bergen

Schwieriger wird es bei der Chimären-Forschung. Sollte uns nicht unwohl werden, wenn menschliche Nervenzellen in Affen oder andere Versuchstiere eingebracht und dadurch Mischwesen erschaffen werden? Oder menschliche Hirnorganoide in Versuchstiere implantiert werden?

Tatsächlich sieht Jochen Taupitz, Professor für Bürgerliches Recht, Zivilprozessrecht, internationales Privatrecht und Rechtsvergleichung an der Universität Mannheim, in der Vermischung von Mensch und Tier ein Problem: “Es gibt durchaus Bedenken, ob etwa menschliche Hirnorganoide in Tieren das Verhalten, das Denken und die Gefühle der Versuchstiere beeinflussen könnten.”

Taupitz spezialisiert sich vor allem auf das Medizin- und Gesundheitsrecht sowie die Medizinethik. So beschäftigt ihn auch die Frage, wie sehr wir die Artgrenzen überschreiten und Tieren möglicherweise menschlichere Verhaltensweisen geben wollen.

Und: Transplantieren wir etwa ein im Tier gezüchtetes Organ auf einen Menschen, könnten gefährliche Viren oder Bakterien übertragen werden. Es ist also nicht nur eine ethische, sondern auch eine Frage der Sicherheit.

Ethikkommissionen könnten überfordert sein

Solche Versuche unterliegen in Deutschland nach dem Tierschutzgesetz einer strengen Kontrolle und müssen von einer Behörde genehmigt werden – die zudem durch Ethikkommissionen beraten wird. Allerdings fürchten manche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass gerade lokale Ethikkommissionen mit derart vielschichtigen Themen überfordert sein könnten.

Gerade deshalb ist es wichtig, dass wir uns immer wieder die Fragen stellen: Wie weit darf Wissenschaft gehen? Und wo liegen die Grenzen, die wir nicht überschreiten dürfen?