In Mausembryonen haben Forscher bereits Rattenzellen (rot) eingeschleust, die sich dort vermehren und sogar ganze und funktionsfähige Organe wie das Herz bildeten. Mit menschlichen Stammzellen hat das jedoch noch nicht funktioniert. Foto: Belmonte Lab, Salk Institute
©  Belmonte Lab, Salk Institute

Exklusiv Menschliche Organe in Tieren züchten „Es ist sehr unwahrscheinlich, dass wir ein Schwein mit menschlichem Gehirn schaffen“

Lässt sich der Organmangel mit Hilfe von Chimären beheben? Hiromitsu Nakauchi hofft das. Er will menschliche Organe in Tieren wachsen lassen.

Herr Nakauchi, man nehme einen Schweineembryo, der kein Herz bilden kann, und spritze ihm menschliche Stammzellen. Heran wächst in dem Tier ein menschliches Herz, fertig für die Transplantation. Dass dieses Rezept funktionieren könnte, haben Sie 2010 gezeigt, als Sie in Mausembryos eine Bauchspeicheldrüse aus Rattenzellen züchteten. Inzwischen experimentieren Sie mit menschlichen Stammzellen in Schafembryos. Ähnlich erfolgreich?

Nein. Wenn wir menschliche Stammzellen in Schafembryos spritzen, finden wir nach etwa drei Wochen bestenfalls eine menschliche Zelle unter 8000 Schafszellen. Wir verlieren leider noch sehr viele menschliche Zellen.

Sind bessere Ergebnisse zu erwarten, wenn der Schafembryo aufgrund eines Gendefekts ein Organ nicht bilden kann?
Wir hoffen, dass es so ist, aber das Experiment haben wir in Schafen noch nicht gemacht. Sicher ist, dass wir den Beitrag der menschlichen Zellen zum Embryo des Tiers erhöhen müssen, um zu menschlichen Organen zu kommen.

Ist es besser, die Stammzellen in einem frühen Stadium in den Embryo zu spritzen oder später, im weiter entwickelten Fötus?
Wir versuchen beides, wobei es viel einfacher ist, die Zellen in den frühen Embryo in der Petrischale zu injizieren als später in die Gebärmutter des Schafes.

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Die Idee ist, menschliche Organe in Schweinen zu züchten, da dessen Organe dem Menschen so ähnlich sind. Warum experimentieren Sie jetzt mit Schafen?
Wir haben vermutlich früher als viele andere mit Schweinen gearbeitet, aber vor zehn Jahren durften wir keine menschlichen Stammzellen in Schweineembryonen einsetzen. Also bin ich nach Stanford gegangen, wo das möglich war. Dort habe ich aber zunächst mit Spezialisten für die Entwicklung von Schafen zusammengearbeitet. Inzwischen dürfen wir auch in Japan mit Schweinen experimentieren.

Was sagen sie zu den Bedenken, dass die menschlichen Zellen nicht nur das gewünschte Organ bilden, sondern auch zum Gehirn beitragen und es „vermenschlichen“ könnten?
Wir stehen noch ganz am Anfang. Noch können wir nicht viele menschliche Zellen in einem Tier heranzüchten. Es ist also sehr unwahrscheinlich, dass wir ein Schwein mit menschlichem Gehirn oder menschlichen Keimzellen schaffen. Außerdem beenden wir die Entwicklung all dieser Chimären nach zwei bis vier Wochen. Wir gehen also sehr vorsichtig vor und versuchen, das Gehirn von menschlichen Zellen freizuhalten.

Der Stammzellforscher Hiromitsu Nakauchi versucht an der Stanford-Universität und der Universität Tokio menschliche Organe in Tieren zu züchten, um sie Patienten zu transplantieren. Foto: Stanford Uni Vergrößern
Der Stammzellforscher Hiromitsu Nakauchi versucht an der Stanford-Universität und der Universität Tokio menschliche Organe in Tieren zu züchten, um sie Patienten zu transplantieren. © Stanford Uni

Kann man das denn?
Es ist sogar relativ einfach. Man kann ein Selbstmordgen in die menschlichen Zellen einbauen, das immer dann eingeschaltet wird, wenn die für Hirndifferenzierung nötigen Gene aktiv werden. Menschliche Zellen, die sich zu Hirnzellen entwickeln wollen, sterben dann.

Falls menschliche Zellen in Schweinen oder Schafen nicht überleben, weil die genetische Distanz zu groß ist, würden Sie dann die Möglichkeit erwägen, menschliche Organe in Affen zu züchten?
Theoretisch ist das möglich. Ich bin sogar ziemlich sicher, dass man menschliche Organe in Schimpansen oder Makaken züchten kann, da die genetische Distanz geringer ist als zum Schwein. Aber ich würde es nur tun, wenn wir ein System etablieren können, dass verhindert, das menschliche Zellen ins Gehirn der Affen gelangen.

Das weckt Erinnerungen an Filme wie „Planet der Affen“, in dem die Tiere dann doch menschliche Intelligenz erlangen.
Das ist ein Missverständnis. Bei einer Chimäre wird das Erbgut nicht verändert, es werden lediglich genetisch unterschiedliche Zellen gemischt, in diesem Fall menschliche und Affenzellen. Das wirkt sich nicht auf die nächste Generation aus. Außerdem wollen wir in erster Linie mit Schaf- oder Schweineembryonen arbeiten und Erfahrungen sammeln, wie sich menschliche Zellen darin verhalten. Nur falls es wirklich notwendig sein sollte, könnte man mit nicht-menschlichen Primaten experimentieren.

Meldungen zufolge haben spanische Forscher um Juan Carlos Izpisúa Belmonte solche Chimären aus menschlichen und Affenzellen bereits hergestellt. In China.
Das ist ein recht ungewöhnliches System, in dem Belmonte in den USA bleibt und die spanischen Kollegen die Versuche in China durchführen. Wie eine Art Schmuggel. Das könnte sich negativ auswirken. Diese Experimente rufen ethische und gesellschaftliche Bedenken hervor und sollten Schritt für Schritt erst bei kleinen und dann bei größeren Tieren durchgeführt werden, langsam und umsichtig.

Denken Sie, dass die Öffentlichkeit es je akzeptieren würde, menschliche Organe in Affen zu züchten? Es gibt Forderungen, Affen Menschenrechte einzuräumen.
Die Schwierigkeit liegt darin, wie man Menschsein definiert. Das ist eine philosophische Frage ohne endgültige Antwort. Wenn der Hirntod anerkannt ist als Zeichen des Todes eines Menschen, dann definiert sich Menschsein über das Gehirn. Solange das Gehirn einer Chimäre also frei von menschlichen Zellen ist, ist sie nicht menschlich. Aber ich betone: Das Ziel ist nicht Mensch-Affe-Chimären zu schaffen, sondern Organe zu züchten.

Um ein Organ aus dem Schwein zu bekommen, muss der Patient lange genug leben, bis die Stammzellen gezüchtet und dann das Schwein mit seinem Organ herangewachsen ist. Wie lange dauert das?

Es dauert etwa einen Monat, um die Stammzellen des Patienten zu züchten. Dann braucht es etwa sechs bis zehn Monate, bis das Schwein ausgewachsen ist.

Schweine wachsen schnell. Wenn etwa einem Kind ein solches Herz eingesetzt wurde, wächst es dann nicht weiter so schnell? Zu schnell?
Das Herz wächst zwar zunächst in einem Schwein heran, aber es ist ein menschliches Herz. Nach der Transplantation dürfte es so weiterwachsen wie im Menschen.

Selbst wenn die Organe aus menschlichen Zellen bestehen, wird es darin dennoch einige tierische Zellen geben – wie kann man sie loswerden, um eine Abstoßungsreaktion zu verhindern?
Darum wird sich das Immunsystem kümmern. Oder wir statten die Schweinezellen mit einem Selbstmordgen aus, dass sich mit einem Medikament einschalten lässt. Das könnte man kurz vor der Transplantation spritzen, sodass die Schweinezellen absterben.

Welches Organ könnte das erste sein, das in einem Tier aus menschlichen Zellen heranreift und einem Menschen transplantiert wird?
Die Bauchspeicheldrüse. Aber wir arbeiten auch an der Leber, der Lunge, dem Thymus und Blutgefäßen. Allerdings sind wir mit den meisten Forschungen noch bei Mäusen und Ratten. Wir gehen Schritt für Schritt vor.

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