Cao et al./Courtesy Cell
Die Zellen des Affen wurden mit einem grün fluoreszierenden Protein infundiert, damit die Forscher feststellen konnten, welche Gewebe aus den Stammzellen gewachsen waren.
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In China ansässige Wissenschaftler haben eine Affenchimäre mit zwei DNA-Sätzen geschaffen. Die experimentelle Arbeit könnte ihrer Meinung nach letztendlich der medizinischen Forschung und dem Schutz gefährdeter Arten zugute kommen.
Der Affe, der 10 Tage lang lebte, bevor er eingeschläfert wurde, wurde durch die Kombination von Stammzellen eines Javaneraffen – auch als krabbenfressender oder Langschwanzmakak bekannt, einem in der biomedizinischen Forschung verwendeten Primaten – mit einem genetisch unterschiedlichen Embryo davon hergestellt gleiche Affenart. Es sei die weltweit erste Lebendgeburt einer Primatenchimäre, die mit Stammzellen geschaffen wurde, sagten die Forscher.
In einer am Donnerstag in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichten Proof-of-Concept-Studie, die die Forschung detailliert beschreibt, heißt es, es sei bemerkenswert, dass der Affe „im Wesentlichen chimär“ sei und einen unterschiedlichen, aber relativ hohen Anteil an Zellen enthielt, die durchgehend aus den Stammzellen wuchsen sein Körper.
„Es ist ermutigend, dass unsere lebendgeborene Affen-Chimäre einen großen Beitrag (an Stammzellen) zum Gehirn leistete, was darauf hindeutet, dass dieser Ansatz tatsächlich für die Modellierung neurodegenerativer Erkrankungen wertvoll sein sollte“, sagte Studienkoautor Miguel Esteban, Hauptforscher am Guangzhou Institute of Biomedizin und Gesundheit, Chinesische Akademie der Wissenschaften und Forscher bei BGI-Research Hangzhou, einem gemeinnützigen Zweig des chinesischen Genetikunternehmens BGI.
„Affenchimären könnten auch einen enormen Wert für den Artenschutz haben, wenn sie zwischen zwei Arten nichtmenschlicher Tiere hergestellt werden könnten Primatenart, von denen eine vom Aussterben bedroht ist“, fügte er hinzu. „Wenn die Spenderzellen der gefährdeten Arten einen Beitrag zur Keimbahn leisten, könnte man sich vorstellen, dass durch Zucht Tiere dieser Arten produziert werden könnten.“
Der Begriff „Chimäre“ geht auf die monströsen Hybridwesen zurück, die die griechischen Mythen bevölkern. Chimärenmäuse wurden jedoch erstmals in den 1960er Jahren geschaffen und werden häufig in der biomedizinischen Forschung verwendet.
Mit chimären Labormäusen können Wissenschaftler verfolgen, wie normale Zellen mit genetisch veränderten oder mutierten Zellen interagieren, was für das Verständnis biologischer Prozesse und Krankheiten nützlich ist. Aber es gibt Einschränkungen bei der Forschung an Mäusen, die es lohnenswert machen, Anstrengungen bei Affen zu unternehmen, sagten die Wissenschaftler.
„Mäuse reproduzieren viele Aspekte menschlicher Krankheiten nicht, da sich ihre Physiologie zu sehr von unserer unterscheidet. Im Gegensatz dazu sind Mensch und Affe evolutionär eng verbunden, so dass menschliche Krankheiten bei Affen genauer nachgebildet werden können“, sagte der leitende Studienautor Zhen Liu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.
Umstrittener sind Mensch-Tier-Chimären, die einige menschliche Zellen und einige Zellen anderer Spezies enthalten. Wissenschaftler haben Mäuseembryonen geschaffen, die teilweise menschlich sind, und im Jahr 2021 berichteten Wissenschaftler, dass sie chimäre Mensch-Affen-Embryonen gezüchtet hatten.
Wissenschaftler hoffen, dass halbmenschliche Chimären eines Tages dazu beitragen könnten, den Bedarf an Organtransplantationen zu decken. Im September berichteten Forscher, dass sie in Schweinembryonen Nieren gezüchtet hatten, die hauptsächlich menschliche Zellen enthielten.
Liu sagte auf einer Pressekonferenz, dass der Versuch, eine Affen-Mensch-Chimäre über die frühen embryonalen Entwicklungsstadien hinaus zu erzeugen, eine ethische rote Linie überschreiten würde.
Das Team kultivierte neun Stammzelllinien mit Zellen, die sieben Tage alten Affenembryonen entnommen wurden. Die Forscher machten die Zellen pluripotent und gaben ihnen so die Fähigkeit, sich in allen verschiedenen Zelltypen zu organisieren, die für die Schaffung eines lebenden Tieres erforderlich sind.
Dann wählten sie eine Untergruppe von Zellen aus, um sie in genetisch unterschiedliche 4 bis 5 Tage alte Embryonen derselben Affenart zu injizieren. Den Zellen wurde außerdem ein grün fluoreszierendes Protein infundiert, sodass die Forscher feststellen konnten, welche Gewebe aus den Stammzellen gewachsen waren.
Die Embryonen wurden weiblichen Affen implantiert, was zu zwölf Schwangerschaften und sechs Lebendgeburten führte. Einer der geborenen Affen und ein Fötus, der eine Fehlgeburt hatte, waren laut der Studie „im Wesentlichen chimär“ und enthielten Zellen, die aus den Stammzellen in ihren Körpern wuchsen.
„Dies ist eine wichtige Studie, aber ich würde sie nicht als Durchbruch betrachten, da die erzeugten Chimären nicht lebensfähig sind“, sagte Jun Wu, außerordentlicher Professor für Molekularbiologie am Southwestern Medical Center der University of Texas.
Er fügte hinzu, dass das Team auch nicht nachweisen konnte, dass die Stammzellen, die zur Erzeugung der Chimären verwendet wurden, von Nachkommen vererbt werden konnten – etwas, das notwendig wäre, um Affenkrankheitsmodelle für die medizinische Forschung zu erstellen. Wu war an der Studie nicht beteiligt, hat aber an Mensch-Tier-Chimären gearbeitet.
Der Studie zufolge lag der Prozentsatz der Stammzellen im Gewebe des Affen zwischen 21 und 92 Prozent, mit einem Durchschnitt von 67 Prozent bei den 26 verschiedenen getesteten Gewebearten. Besonders hoch war der Anteil im Hirngewebe.
„Es ist eine sehr gute und wichtige Arbeit“, sagte Jacob Hanna, Professor für Stammzellbiologie und Embryologie am Weizmann Institute of Science in Israel, der nicht an der Studie beteiligt war.
„Diese Studie könnte dazu beitragen, mutierte Affen einfacher und besser herzustellen, so wie es Biologen seit Jahren mit Mäusen tun“, fügte Hanna hinzu. „Natürlich ist die Arbeit mit (nichtmenschlichen Primaten) langsamer und viel schwieriger, aber wichtig.“
Der Einsatz von Affen in der wissenschaftlichen Forschung ist aufgrund ethischer Bedenken hinsichtlich des Tierschutzes umstritten. Das Team sagte, es befolge chinesische Gesetze und internationale Richtlinien, die den Einsatz nichtmenschlicher Primaten in der wissenschaftlichen Forschung regeln.
Penny Hawkins, Leiterin der Abteilung Tiere in der Wissenschaft bei der Royal Society for the Prevention of Cruelty to Animals, sagte, sie sei „zutiefst besorgt über das inhärente Leiden und die Verschwendung von Tieren, die mit der Anwendung dieser Technologien auf empfindungsfähige Tiere verbunden sind.“
Sie stellte fest, dass 40 weiblichen Makaken-Affen Embryonen implantiert worden waren, von denen jedoch nur 12 zu Schwangerschaften führten. Sechs davon führten zu Lebendgeburten, aber nur eines hatte die gewünschte genetische Ausstattung. Ein Tierarzt hat es nach 10 Tagen aufgrund von Atemversagen und Unterkühlung eingeschläfert.
In den Vereinigten Staaten machte die Forschung an nichtmenschlichen Primaten 0,5 % aller in der wissenschaftlichen Forschung verwendeten Tiere aus, heißt es in einem im Mai veröffentlichten Bericht des Gremiums der National Academies of Sciences, Engineering and Medicine.
Das Gremium kam zu dem Schluss, dass die Forschung an Affen aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit Menschen entscheidend für lebensrettende medizinische Fortschritte, einschließlich der Entwicklung von Impfstoffen gegen Covid-19, gewesen sei. Der Bericht kam außerdem zu dem Schluss, dass sich ein Mangel an nichtmenschlichen Primaten negativ auf die Forschung ausgewirkt habe, die sowohl für die öffentliche Gesundheit als auch für die nationale Sicherheit notwendig sei.