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GENTECHNIK/023: Tierversuchsfrei - Forschung mit Stammzellen (tierrechte)


Magazin tierrechte - Ausgabe 2/2018
Menschen für Tierrechte - Bundesverband der Tierversuchsgegner e.V

Tierversuchsfrei:
Forschung mit Stammzellen

von Dr. Christiane Hohensee


Gentechnik hat viele bedenkliche und negative Auswirkungen. Doch es gibt auch positive. So sind induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) zentral zur Herstellung humaner Krankheitsmodelle. Die kleinen Alleskönner sind wiederum ein Schlüssel zur Erforschung von Krankheiten und neuer Arzneimittel. Gleichzeitig dienen sie dazu, Tierversuche durch humanspezifische Methoden zu ersetzen.


Ob eine Substanz einen therapeutischen Nutzen für den Menschen hat, wird heute immer noch an Tieren getestet. Oft an sogenannten Tiermodellen, für die Tiere künstlich krank gemacht werden. Doch abgesehen von der ethischen Frage zeigt sich immer wieder, dass humanspezifische Modelle oft besser geeignet sind, um molekulare Ursachen von Krankheiten zu erforschen und zielgerichtet mögliche therapeutische Substanzen zu entwickeln. Ein Grund dafür ist die unterschiedliche Physiologie zwischen Mensch und Tier. Zudem wird eine Erkrankung beim Menschen oft erst behandelt, wenn ernsthafte Symptome aufgetreten sind, also lange nach ihrer Entstehung.


Menschliche Krankheitsmodelle

Ein Lösungsansatz ist die Entwicklung von In-vitro-Krankheitsmodellen mit iPS-Zellen. Als pluripotent (von lateinisch plus "mehr" und lat. potentia "Vermögen, Kraft") bezeichnet man Stammzellen, die die Fähigkeit besitzen, sich zu jedem Zelltyp eines Organismus auszudifferenzieren, da sie noch auf keinen bestimmten Gewebetyp festgelegt sind. Da iPS-Zellen ein großes Potenzial für die Wissenschaft haben, wird seit Jahren intensiv an ihnen und ihrer Erzeugung geforscht. Dadurch konnten die ethisch bedenklichen humanen embryonalen Stammzellen, für deren Erzeugung menschliche Embryonen getötet werden müssten, zu großen Teilen abgelöst werden.


Giftigkeitstests an Leber- und Herzzellen
Aus induzierten pluripotenten Stammzellen hergestellte humane Leber- und Herzzellen sind beispielsweise geeignet, um toxische Wirkungen von Arzneimittelkandidaten zu testen (Screening). Da herzgiftige Arzneimittel nicht weiterentwickelt werden, können ungeeignete Substanzen von vornherein aussortiert werden, das heißt, sie werden auch nicht an Tieren getestet. Die amerikanische Food and Drug Administration (FDA) hat bereits eine verbesserte Richtlinie mit einer abgestuften Teststrategie entwickelt, in der Herzzellen aus induzierten pluripotenten Stammzellen einen zentralen Platz einnehmen.


Hoffnungsträger Organ-Chips

Die Kosmetik- und Pharmaindustrie setzt bereits 4-Organ-Chips mit Leber-, Niere-, Haut- und Darmgewebe oder -zellen aus induzierten pluripotenten Stammzellen ein und vergleicht die Ergebnisse mit früheren Ergebnissen aus Tierversuchen. Die große Hoffnung liegt jedoch auf der Nachbildung der zehn wichtigsten menschlichen Organe auf einem Mikrofluidik-Chip. Er verspricht, Tierversuche im Bereich der Giftigkeits- und Medikamententests weitgehend zu ersetzen. Entwickler sprechen derzeit davon, dass so rund 70 Prozent aller Tierversuche in diesem Bereich wegfallen könnten.


Erforschung Patienten-spezifischer Arzneimittel

Durch die Humanspezifik lassen sich iPS-Zellen auch nutzen, um Patienten-spezifisch wirksame Substanzen zu finden und deren Funktionsmechanismen zu untersuchen. iPS-Zellen werden zudem bereits in klinischen Studien als Zellersatztherapien bei altersbezogener Makula-Degeneration, einer Erkrankung der Netzhaut des Auges, die zum Sehverlust führen kann, verwendet. Ein aktuelles Beispiel stammt aus der Parkinsonforschung: Tübinger Forscher haben eine Form des Vitamins B3 in Dopamin-haltigen Nervenzellen, die aus iPS-Zellen entwickelt worden waren, getestet. Dafür hatten sie zuvor Hautzellen von Patienten entnommen, die einen Gendefekt hatten. Sie beobachteten in der erzeugten Nervenzellkultur, dass das Vitamin den Energiestoffwechsel antreibt und die Zellen vor dem Absterben schützt. Der Wirkstoff soll nun auf seine Therapietauglichkeit getestet werden(1).


Krankheitsmodelle aus dem 3D-Drucker

Auch über einen 3D-Drucker sind bereits zahlreiche Invitro-Krankheitsmodelle erzeugt worden, denen eine gentechnische Produktion von Zelltypen aus induzierten pluripotenten Stammzellen vorausgegangen ist, beispielsweise Darmgewebe zur Entwicklung eines Norovirus-Infektionsmodells(2). Amerikanische Wissenschaftler konnten jüngst ein Gen identifizieren, das eine Rolle bei der Entstehung von Parkinson spielt. In den Versuchen an humanen Nervenzellen stellten sie fest, dass ein anderweitig bekannter Arzneistoff den Prozess stoppen konnte(3).


Stammzell-Tests tierversuchsfrei möglich

Bis vor kurzem testeten Wissenschaftler an Mäusen, ob die erzeugten humanen Stammzellen wirklich die gewünschten Pluripotenz-Eigenschaften aufweisen - ein leidvolles Verfahren. Die zu überprüfenden Zellen wurden den Mäusen unter die Haut gespritzt. Bildete sich dort ein Tumor - ein sogenanntes Teratom, galten die Zellen als pluripotent. Mittlerweile gibt es einige tierversuchsfreie Ersatzverfahren zum Teratomtest, die teilweise preiswerter und schneller sind. Eine sehr effektive und zuverlässige Methode ist der PluriTest, der die Daten aus genetischen Profilen von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen sowie nicht pluripotenten Zellen verwendet.


Humanspezifisch statt Tiermodell

Fazit: Stammzellen eröffnen ein grandioses Potenzial für die Erforschung von Krankheiten und die Entwicklung neuer Arzneimittel. Dies tun sie, eben weil sie humanspezifisch sind. Die kleinen Alleskönner bringen so - ganz nebenbei - auch die tierversuchsfreie Forschung voran. Dieses Doppel-Potenzial muss im Hinblick auf den anvisierten Ausstieg aus dem Tierversuch gezielt gefördert werden.


ANMERKUNGEN

(1) Schöndorf DC et al. (2018): "The NAD+ precursor, nicotinamide riboside, rescues mitochondrial defects and neuronal loss in iPSC and fly models of Parkinson's disease", Cell Reports, 23(10) doi: 10.1016/j.celrep.2018.05.009

(2) Barrila J, Radtke AL, Crabbé A, Sarker SF, Herbst-Kralovetz MM, Ott CM, et al. Organotypic 3D cell culture models: using the rotating wall vessel to study host-pathogen interactions. Nat Rev Microbiol 2010;8:791-801.

(3) Sangjune Kim, Seung Pil Yun, Saebom Lee, George Essien Umanah, Veera Venkata Ratnam Bandaru, Xiling Yin, Peter Rhee, Senthilkumar S. Karuppagounder, Seung-Hwan Kwon, Hojae Lee, Xiaobo Mao, Donghoon Kim, Akhilesh Pandey, Gabsang Lee, Valina L. Dawson, Ted M. Dawson and Han Seok Ko (2018). GBA1 deficiency negatively affects physiological α-synuclein tetramers and related multimers. PNAS 115 4) 798-803.

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Quelle:
Magazin tierrechte - Ausgabe 2/2018, S. 12-13
Menschen für Tierrechte
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veröffentlicht im Schattenblick zum 16. August 2018

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