Insulin durch intelligente Pumpe, Stammzellen oder aus dem Containertier?

Chimäre

Diabetiker, die auf Insulin-Injektionen angewiesen sind, wissen meist, dass solche Spritzen die differenzierten Regelkreise des Stoffwechsels nur sehr grob imitieren. Da bietet eine eingepflanzte künstliche Bauchspeicheldrüse mit einem Blutzuckersensor schon ein wesentlich sensiblere Reaktion auf natürliche Zuckerschwankungen im Blut. Im Juni 2019 wurde ein solches System, das auch bei Kindern funktioniert, auf einer  Tagung der American Diabetes Association vorgestellt. Noch höher fliegen die Medizinerträume, mit Hilfe von Stammzellen die kaputten Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) einfach zu ersetzen und so dem Patienten die lebenslange Insulin-Ersatztherapie und die mehrmals täglich notwendigen Messungen des Blutzuckerspiegel zu ersparen. Einer Forschungsgruppe in München ist es gelungen, die Differenzierung von menschlichen Stammzellen zu induzieren, zumindest im Labor und erfolgreich bei Mäusen. Solch ein körpereigener Zellersatz könnte dem Menschen in seine Bauchspeicheldrüse transplantiert werden, ohne dass eine Abstoßungsreaktion befürchtet werden muss. Und was wäre, wenn es gelänge, menschliche Stammzellen in einem Tierembryo wachsen zu lassen?

Solche Gast-Tiere werden mit dem sprachlich „richtigen“, aber sehr seltsam klingenden Begriff Containertier bezeichnet. 9500 Menschen in Deutschland warten auf ein Spenderorgan. Wie wäre es, zerstörtes Herzgewebe nach einem Herzinfarkt durch frisch gewachsenes zu ersetzen? Könnte man nicht das verletzte Rückenmark von Querschnittsgelähmten anregen, neue Nervenstränge als Überbrückung wachsen zu lassen? Wäre es nicht toll, wenn Parkinson-Kranke mit gesunden Gehirnzellen geheilt werden könnten? Anwendungsmöglichkeiten sind in großer Zahl theoretisch denkbar. Aber wir stehen angesichts solch utopischer Wünsche kurz vor neuen Tabubrüchen und ethischen Fragen. Experimente in China haben gezeigt, dass bereits eine einzige humane Genkopie Affengehirne verändert, zeigten aktuelle Experimente aus China (12). Das menschliche MCPH1-Gen ließ die Gehirne der transgenen Rhesusaffen langsamer heranreifen, machte sie dafür aber leistungsfähiger, z.B. im Kurzzeitgedächtnis. Wo ist dann die Grenze zwischen Mensch und Tier? Die Abbildung oben zeigt einen vier Wochen alten Schweineembryo, dem menschliche Stammzellen injiziert wurden.

Induzierte pluripotente Stammzellen einer Maus, die darauf programmiert waren, Pankreaszellen zu bilden, wurden in einen Rattenembryo injiziert, der zuvor genetisch so bearbeitet worden war, dass er kein eigenes Pankreas entwickeln konnte. Dieser Embryo wuchs zu einer Ratte mit einem organartigen Gebilde heran, das aus Maus-Pankreasepithelzellen bestand, die Insulin produzierten. Übertragen auf eine diabetische Maus ohne Pankreas konnte so deren Diabetes geheilt werden (3). Mit Hilfe der präzisen Genscheren – vor allem CRISPR/Cas9 – stehen potente Werkzeuge zum gezielten Organ-Knock-out zur Verfügung. Damit lassen sich nicht nur organdefekte Mäuse und Ratten erzeugen. Dies ist auch bei größeren Tieren wie Schafen, Schweinen, Kühen und Primaten geglückt.

Solch ein Vorgehen ist auch zwischen Mensch und Tier möglich. Der Vorteil der in einem fremden Tierorganismus gezüchteten – menschlichen – Organe bestünde nicht zuletzt darin, dass sie immunologisch kompatibel wären. Denn die Stammzellen, die im Containertier wie in einer Leihmutter zu einem funktionstüchtigen Transplantat heranwachsen, entstammen einer Zelle des Menschen, der das Organ benötigt. Sie können sich prinzipiell in jede Zellart differenzieren und stehen unbegrenzt zur Verfügung (4, 5). Das theoretisch elegante Konzept versagt allerdings bereits bei komplexeren Organen wie der Niere. Hinzu kommt, dass ein fremdes Nischenorgan einer anderen Spezies vom umgebenden Gewebe des Containerlebewesens fast zwangsläufig „kontaminiert“ wird . Eine Leber, Niere oder das Herz entwickeln sich schließlich nicht in Quarantäne, sie benötigen Nervenimpulse und eine Versorgung über Blutgefäße. Bisher ist völlig unklar, ob sich Spenderorgane ohne  Durchdringung von den Nerven und Gefäßen des Tieres entwickeln können, in dem sie heranreifen sollen (8). Erst recht wird es kompliziert, wenn man bedenkt, dass der Tierorganismus die Organform und deren Eigenheiten festlegt – und nicht die Stammzellen. „Ein Herz aus menschlichen Zellen, das in einem Rhesusaffen herangewachsen ist, hätte nach allem, was heute bekannt ist, die Größe des Herzens des Rhesusaffen“, so Prof. Dr. Behr vom Deutschen Primatenzentrum.

Je näher verwandt Stammzellspender und Tierart, desto mehr fürchten die Forscher auch eine größere Durchmischung. Stammzellen eines Menschen in den Affen-Empfängerembryonen könnten sich zu Neuronen entwickeln und mit dem Gehirn des Affen interagieren (11). Und „die Wahrscheinlichkeit, dass aus einem Gehirn, das aus Zellen des Affen und des Menschen besteht, ein Organ mit unerwarteten neuen Eigenschaften entsteht, ist größer, als wenn menschliche Zellen in einem Gehirn des Schweins vorhanden wären“, warnt Behr. Genug Stoff also für weitere Forschung und die parallel notwendige ethische Debatte.

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