Eierstock aus der Retorte

Es war Zufall, dass Karin Hübner gerade in diesem Moment durch die Optik ihres Binokulars blickte. Was die Forscherin in ihrem Labor an der University of Pennsylvania bei Philadelphia beobachten konnte, hat noch nie zuvor ein Mensch mit eigenen Augen gesehen. "Das war ein unglaublicher Moment", sagt Hübner. Gerade noch dümpelte das winzige Zellhäuflein ruhig in der Nährflüssigkeit herum, plötzlich platzte die Hohlkugel auf und gebar eine ungewöhnlich große Zelle. "Die schoss richtig mit Karacho raus."

Die Forscherin hatte einen Eisprung beobachtet. Noch dazu einen ganz besonderen: die erste Labor-Ovolution der Geschichte. Der Forschungserfolg dürfte Hübner und ihrem Laborchef Hans Schöler zu Weltruhm verhelfen. Und Bioethiker geraten erneut in Schwierigkeiten bei der Frage: Wo und wann beginnt eigentlich neues Leben? Weltweit schwirrt den Experten der Kopf angesichts der neuen Möglichkeiten, welche die Erkenntisse aus Philadelphia eröffnen.

Was sich sonst tief verborgen in den Follikeln der Eierstöcke abspielt, haben Schöler, Hübner und ihre amerikanischen und französischen Kollegen zum ersten Mal ans Licht der Laborbänke gezerrt und am vergangenen Freitag im Wissenschaftsjournal Science zur Besichtigung freigegeben. Zur Sensation wurde der Forschungserfolg noch aus einem anderen Grund: Die Follikel mit den Eiern in den Petrischalen des deutsch-amerikanisch-französischen Forscherteams sind künstlich, hergestellt und herangezüchtet aus embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) von Mäusen – nach bisheriger Lehrmeinung ein Ding der Unmöglichkeit.

Denn dass aus den kultivierten Embryozellen zwar prinzipiell alle im Körper vorkommenden Zelltypen gezüchtet werden können, nicht jedoch die Keimbahn – jene Zellen, die Eizellen und Spermien hervorbringen –, ist unter Zellbiologen zur dogmatischen Gewissheit geworden. ES-Zellen gelten daher nicht als totipotent (zur Erzeugung eines ganzen Individuums befähigt), sondern nur als pluripotent. Was die Wissenschaftler freut, denn menschliche totipotente Zellen wären nach deutscher Rechtslage Embryonen und damit für die Forschung tabu.

Dreieinhalb Jahre brauchte Schöler, um mit diesem Irrtum aufzuräumen. "Das wollte ich von Anfang an, als ich in die Staaten ging." In Deutschland war der heute 50-Jährige weitgehend auf Desinteresse gestoßen (siehe Porträt Seite 29).

Der Durchbruch gelang Schöler und Hübner schließlich in den USA, mit einem verblüffend einfachen Verfahren (siehe nebenstehende Grafik): Die Forscher isolierten aus Kulturen mit vielen Millionen ES-Zellen solche, in denen ein Gen Oct4, für die Entwicklung zu Keimbahnzellen das Kommando übernommen hatte. Als sie eine von Oct4-Gen dirigierte Zellsaat beisammen hatten, konnten sie zuschauen, wie sich nach und nach Keimzellen bildeten.

Dabei ging es in den Petrischalen zu wie im Körper von Mäuseweibchen. "Die Zellen lösten sich einfach vom Boden der Schalen", berichtet Schöler. Dann hätten sie sich zu Follikeln zusammengeschlossen: "Die Zellen können Sie nicht von natürlichen Follikelzellen unterscheiden." Schließlich begannen die Zellklümpchen sogar mit der Hormonproduktion, sie pumpten rhythmisch Estradiol in die Umgebung – ganz wie bei der Eizellproduktion in der Natur. Den großen Moment bereitete Hübner vor, als sie schließlich das Schwangerschaftshormon hCG in die Nährlösung tropfte: Kurz darauf schoss das erste Ei hervor. Ein künstlicher Eisprung eines künstlichen Eis in einem künstlichen Eierstock. Schöler wird es bei der Schilderung selbst etwas mulmig: "Das hört sich schon ein bisschen komisch an, nicht?"

Es geht auch mit Menschenzellen

Eierstock aus der Retorte

Bislang glückte das Experiment erst mit Embryozellen von Mäusen, doch bezweifeln wenige in der Fachwelt, dass der Versuch auch mit menschlichen ES-Zellen funktionieren wird. "Es gibt keinen Grund anzunehmen, dass menschliche ES-Zellen dieses Potenzial nicht besitzen", versichert der Bonner Stammzellforscher Oliver Brüstle, der nach langer öffentlicher Debatte seit einigen Monaten selbst an der Zucht von menschlichen Nervenzellen aus ES-Zellen arbeitet. Und die labortechnische Herstellung auch von menschlichen Eizellen aus ES-Zellen wäre selbst unter der restriktiven deutschen Gesetzgebung durchaus erlaubt. Dennoch: Es wird heikel. "Wir bewegen uns da in ein kritisches Gebiet hinein", warnt Brüstle. "Ich will nicht gleich sagen, dass mir unwohl wird, aber nun müssen wir genau hinsehen."

Da ist sich Schöler mit seinem Bonner Kollegen durchaus einig. Er steht in engem Kontakt nicht nur mit den Fachkollegen, sondern als Mitglied im Wissenschaftlichen Beirat für Fragen der Bio- und Gentechnologie der CDU auch mit Parlamentariern und Ethikern in Deutschland. "Ohne Zustimmung der deutschen Gesellschaft mache ich mit menschlichen Zellen gar nichts", verspricht Schöler, "auch nicht in den Vereinigten Staaten."

Doch schon die Ergebnisse mit den Mäusezellen bergen Sprengstoff genug. Mit dem Zuchtverfahren der beiden deutschen Forscher lassen sich Eizellen nämlich auch aus männlichen Embryozellen herstellen. Könnten also bald homosexuelle Paare per Zeugung mit einer "männlichen" Eizelle zum eigenen Kind gelangen – und Frauen überflüssig machen? Können Frauen, die aus Krankheits- oder Altersgründen keine gesunden Eizellen mehr produzieren, in Zukunft dennoch auf Nachwuchs hoffen? Schon stellt sich für Fachleute wie Oliver Brüstle daher die nächste Frage: Kann man die Eizellen aus dem Labor mit einem Spermium befruchten? Die Antwort wird nicht lange auf sich warten lassen, sie wird aus Schölers Labor kommen, und sie wird lauten: Jawohl, man kann. "Früher oder später werden wir die Mäuse-Eizellen befruchten können und etwas Lebensfähiges daraus machen", prophezeit Schöler. Die Experimente sind bereits vorbereitet, wenn nicht sogar im Gange. Gelingt die Zeugung von Lebewesen auf der Laborbank? Für Schölers Kollegin Hübner lautet die "unglaublich spannende Frage: Sind die dann auch gesund?"

Gute Frage. Erst recht, wenn man daranginge, das Zuchtverfahren mit menschlichen Zellen zu erproben. Doch ist es zulässig, mit künstlichen Menschen-Eiern zu experimentieren? In Schölers Labor begannen die Mäuse-Eizellen – egal, ob weiblicher oder männlicher Herkunft – auch ohne Befruchtung bereits in der Kulturschale mit der Bildung eines frühen Embryos. So etwas tun auch natürliche Eizellen zuweilen, die Entwicklung dieser so genannten parthenogenetischen Embryonen stoppt jedoch nach kurzer Zeit. Um lebensfähige Embryonen heranzuziehen, müsste man die Eizellen befruchten. In Deutschland ist das nur erlaubt, wenn es bei einer Frau zur Schwangerschaft führt, und zwar bei derjenigen Frau, von der die Eizellen stammen. Bei den Schölerschen Zuchteiern aber hat es diese eine Frau nie gegeben. Was also ist der juristische Status solcher Keimzellen? Soll man die Zuchttechnik zulassen, etwa um dem Handel und Mangel an Eizellen zu wehren? Wäre das therapeutische Klonen zur individuellen Gewebezucht für einzelne Patienten so doch akzeptabel, weil Frauen nicht mehr als Lieferanten für die benötigten Eizellen gebraucht würden? Und schließlich: Ist es moralisch nun doch erlaubt, mit solchen Eiern aus der Zellkultur Embryonen zu Forschungszwecken herzustellen?

Stoff genug für die Denkstuben der Bioethiker. Auch Schöler treiben diese Fragen um. In jedem Fall, sagt er, gebe es bei Experimenten mit Menschenzellen "eine absolute Grenze": die Übertragung der Zellen in den Mutterleib, um einen neuen Menschen heranreifen zu lassen.

Die herkömmlichen Barrieren der Reproduktionsbiologie liegen nun in Trümmern. Auch das Konzept von der Befruchtung als Beginn neuen Lebens wankt bedenklich. Dolly sei der erste Volltreffer in die Fundamente der christlichen Bioethik gewesen, sagt der Ethiker Ted Peters vom Lutheranischen theologischen Seminar im kalifornischen Berkeley. "Dies ist wohl der zweite."

Schwerwiegender ist womöglich noch, was die Befunde für die biologischen und juristischen Grenzziehungen zwischen Keimzellen, Embryozellen und Körperzellen einerseits und einem lebensfähigen Embryo andererseits bedeuten. Mit dem Nachweis, dass ES-Zellen nicht nur alle Gewebetypen des Körpers, sondern auch seine Keimzellen hervorbringen können, beharrt Schöler, sei nun deren volle Schöpferkraft bewiesen. "Sie sind totipotent", sagt der Forscher. Und: "Mit genug Zeit mache ich auch aus einer adulten Gewebestammzelle ein Ei. Irgendwann wird das selbst mit einer Hautzelle möglich sein."

Eierstock aus der Retorte

Für das deutsche Recht, dessen Embryonenschutzgesetz jeder totipotenten Zelle den vollen Schutz eines Embryos zuerkennt, ist der Forschungserfolg dennoch ohne Bedeutung, widersprechen die Juristen. Denn bislang hat Schöler in seinen Kulturschalen erst unbefruchtete Eizellen und nicht entwicklungsfähige, frühe Embryos züchten können. Unbefruchtete Eizellen indessen sind nach deutschem Recht keine Embryonen. Erst der Nachweis, dass aus ES-Zellen ohne Befruchtung lebensfähige Embryos erwachsen können, würde die Juristen alarmieren. Dann, so der Hamburger Juraprofessor Reinhard Merkel, müssten das Stammzellimportgesetz und Teile des Embryonenschutzgesetzes gekippt werden. "Sonst wäre die Stammzellforschung in Deutschland sofort in toto verboten."

Auch Stammzellforscher wollen von Totipotenz noch nicht reden. "Eine bahnbrechende Arbeit", sagt der deutsche Klonexperte Rudolph Jänisch vom Massachusetts Institute of Technology in Boston, "aber Eizellen sind nicht totipotent. Sie können nur eines, nämlich befruchtet werden."

Die Zelle nach Maß ist machbar

Tatsächlich ist bekannt, dass aus ES-Zellen prinzipiell ein ganzes Tier – und vielleicht auch ein ganzer Mensch – entstehen kann. Seit vielen Jahren nutzen die Mäusezüchter eine Technik, um so genannte whole ES-cell mice herzustellen (ZEIT Nr. 34/01). Dabei wird in einen gezielt veränderten Mäuseembryo, der zwar eine Plazenta, aber keine Maus mehr bilden kann, eine Reihe von ES-Zellen eingespritzt. Dann übernimmt das eingeschleuste Erbgut der Stammzellen die Regie und bildet die Maus – inklusive der Keimzellen des Tiers. Neben den zelltechnischen Eingriffen bedarf es dann noch einer Mäusemutter, in deren Uterus der künstliche Embryo heranwachsen kann. Für viele Biologen gilt daher weiterhin: Zur echten Totipotenz fehlt den ES-Zellen aus den Labors eine entscheidende Fähigkeit: Aus ihnen kann zwar ein ganzes Lebewesen wachsen, aber sie benötigen Hilfe. Die Frage ist, wie lange noch?

Vorerst will Schöler die Technik für praktischere Zwecke nutzen: So könnten mithilfe der künstlichen Eizellen neue ES-Zelllinen gewonnen werden, ohne dass dafür Embryonen aus den Gefrierschränken der Reproduktionskliniken verbraucht würden. Auch der umstrittene Eizellverbrauch für das therapeutische Klonen wäre umgangen. Solche therapeutisch nutzbaren ES-Kulturen können die Forscher inzwischen sogar genetisch an beliebige Zwecke anpassen: Erst im Februar stellte der Stammzellpionier Jamie Thomson ein Verfahren vor, mit dem Gene in menschlichen Stammzellen punktgenau ersetzt, eingebaut oder entfernt werden können. Stammzelllinien mit verzögerter Alterung, Resistenz gegen HIV oder Gewebemerkmalen nach Wunsch sind seither keine Utopie mehr.

Etwas anderes allerdings auch nicht: Jetzt, mit der Technologie aus Schölers Labor, führt von dort nur noch ein kleiner Schritt zur Erzeugung von genmanipulierten menschlichen Eizellen. Lässt man moralische Bedenken beiseite, steht dem genetisch aufgerüsteten Menschen bald keine technologische Hürde mehr im Weg.

[Abstract]