Es hört sich nach Science-Fiction an: Im Körper von Tieren lassen Forscher Gewebe eines Menschen heranwachsen. Das ferne Ziel: sie Patienten transplantieren, die eine kaputte Leber, Niere, Bauchspeicheldrüse oder ein krankes Herz haben.

Sie alle sind bisher auf Spender angewiesen, von denen es viel zu wenige gibt: In Deutschland warten mehr als 10.000 Menschen auf ein oder mehrere Organe – jedes Jahr sterben etwa 1.000, weil keines gefunden wird. Sie zu bauen ist bisher auch keine Universallösung. Mit einer Maschine als Herz lebt es sich nur mit Einschränkungen (DIE ZEIT, 1/2017), an der Entwicklung einer künstlichen Leber tüfteln Forscher – spruchreif ist das aber noch nicht.

Deshalb also Tierkörper als Zuchtfabriken. Die Idee ist nicht neu. Das Prinzip: menschliche Stammzellen – Zellen also, die jeder von uns in sich trägt und die sich noch, programmiert man sie entsprechend um, in jegliches Gewebe verwandeln können – in ein Tier einsetzen und sie dann dazu anregen, sich zu Leber-, Nieren-, Herz- oder anderen gewünschten Organzellen zu entwickeln.

Ansätze von Organen statt nur Gewebe

Stammzellforscher um Jun Wu vom Salk Institute in San Diego haben das jetzt mit Embryonen von Schweinen ausprobiert (Cell: Wu et al., 2017). Schweine wären recht geeignete Zuchttiere für Menschenorgane, weil ihre Organe von der Größe her ähnlich sind. Die Wissenschaftler machten es ähnlich wie Pablo Ross von der Universität von Kalifornien vor einem halben Jahr. Nur: Diesmal fand man nach ein paar Wochen in dem heranwachsenden Schweinenachwuchs nicht nur irgendwelches diffuses Menschengewebe, das aus den Stammzellen hervorgegangen war. Wus Embryonen hatten bei ihrer Abtreibung im Labor sogar Ansätze von Organen.

Sieben Tage nach der künstlichen Befruchtung einer Schweineeizelle im Labor hatten die Forscher induzierte Pluripotente Stammzellen (iPS) von Menschen (siehe Kasten) in die Embryonen gespritzt, sie danach in die Gebärmutter jeweils einer Trägersau eingesetzt und dort drei bis vier Wochen heranwachsen lassen. Zum Schluss operierten sie sie wieder heraus, töteten sie ab und untersuchten, ob sich aus den Menschenzellen in dem Schweineembryo etwas Menschliches entwickelt hatte.

In der Tat fanden sie dabei einen kleinen menschlichen Gewebeteil. Und sogar Teile der rudimentär ausgebildeten Organe des Schweinchens im Frühstadium bestanden aus menschlichen Zellen.

Unter anderem weil während solcher Experimente Chimären entstehen, sind sie ethisch so umstritten. Ehe ein solches Mischwesen aus Schwein und Mensch – wie in diesem Fall – aber das Licht der Welt erblickt, müsste es im Leib einer Sau ausgetragen werden und überhaupt lebensfähig sein.

Organtausch bei Nagetieren

Der aktuelle Versuch zeigt erneut: Bevor Ersatzorgane in Tieren nachwachsen, wird es lange dauern. Vielleicht nie gelingen. Zum einen wuchsen die Schweineembryos vergleichsweise langsam. Zum anderen züchteten die Wissenschaftler die Organe nicht gezielt. "Die menschlichen Zellen haben keinen großen Anteil am Embryo. Im Gehirn konnten wir wenige bis gar keine menschlichen Zellen beobachten", sagte Wu der New York Times.

Klar ist, dass keine Schweine-Menschen-Gehirne geschaffen werden sollen. Für austauschbare, da weitgehend baugleiche Organe wie die Bauchspeicheldrüse, auch Pankreas genannt, wurden jedoch schon Fortschritte erzielt. Nicht in Schweinen, dafür aber in Ratten und Mäusen.

Ist das erlaubt?

Einem Team der Universität Tokio um Tomoyuki Yamaguchi (Nature: Yamaguchi et al., 2017) gelang es, die Bauchspeicheldrüsen von Mäusen in Ratten heranwachsen zu lassen. Dafür schalteten die Wissenschaftler zuerst in Rattenembryos die Gene aus, die für die Entwicklung der Rattenpankreas aus Stammzellen verantwortlich sind. Den Embryos injizierten sie dann Mäusestammzellen. Das Ergebnis: Sämtliche Organe waren Mixturen aus Mäuse- und Rattenzellen – bis auf die Bauchspeicheldrüse. Sie bestand nur aus Maus.

Erzeugter Mäuse-Diabetes: besiegt

Mit diesem Ersatzorgan für kranke Mäuse – gewachsen in einer Ratte – wollten sie nun Typ-1-Diabetes heilen. Nicht durch Verpflanzung des ganzen Organs, sondern nur der Langerhansschen Inseln, also jener Zellansammlungen in der Bauchspeicheldrüse, die für die Insulinproduktion zuständig sind. Um das auszuprobieren, hatten sie zuvor sechs Mäuse gezüchtet, deren Gen zur Bildung der Langerhansschen Inseln sie gezielt lahmlegten. Die sechs Versuchstiere hatten also unheilbaren Diabetes. Als Yamaguchi und sein Team ihnen nun aber das Gewebe aus der Ersatzpankreas einpflanzten, produzierte die Bauchspeicheldrüse wieder Insulin, das Diabetes-Leiden verschwand. Versuch gelungen, sechs Mäuse gerettet, sie lebten noch etwa ein Jahr. Wobei die Spenderratten – nun ohne Pankreas – bei dem Prozedere getötet wurden.

Ein befürchtetes Problem trat hingegen nicht auf: Die Rattenpankreas bestand zwar nur aus Mäusezellen, war aber durchzogen von den Blutgefäßen und Nervenbahnen der Ratten. Diese wurden mitverpflanzt. Ein Immunsystem wehrt sich normalerweise gegen körperfremdes Material und löst heftige bis tödliche Reaktionen aus. In diesem Fall geschah das nicht: Die Blutbahnen der Ratten verschwanden, sobald sie im Mäusekörper steckten, und wurden dort schnell durch körpereigenes Gewebe ersetzt.

Das stellt die Forscher vor ein Rätsel. Genau wissen sie nicht, was dabei passiert ist. Ihre Vermutung: Die verpflanzten Langerhansschen Inseln waren klein genug. Das Mäuse-Immunsystem konnte die fremden Zellen schnell abtöten, während rasch Mäusezellen nachwuchsen. Die Bauchspeicheldrüse nahm keinen Schaden. Bei größeren und komplexeren Organen dürfte das aber nicht so leicht sein. Sie enthalten viel mehr Blutgefäße, das Immunsystem würde empfindlicher reagieren. Die Gefahr, dass Teile vom Gewebe absterben, wäre größer: Zu riskant, als dass man so etwas bald an Menschen ausprobieren könnte.

Was bringt die Zukunft?

Um ein solches Experiment auf Schweine oder Menschen auszuweiten, ist noch einige Forschungsarbeit nötig. Ratten und Mäuse sind evolutionär gesehen Cousins – Menschen und Schweine allerhöchstens entfernte Nachbarn. Die genetische Differenz ist eine viel größere. Die neue, effektive Crispr-Cas9-Technik könnte in Zukunft genetische Gräben schnell überwinden. Der Prozess wirkt ähnlich simpel wie cut, copy and paste am Computer (Alles dazu lesen Sie in unserem Crispr-Schwerpunkt).

Für menschliche Organe wären Affen die idealen Wirte. Schließlich sind sie unsere nächsten Verwandten. Doch die genetische Nähe birgt unkalkulierbare Risiken. Da sich Stammzellen prinzipiell in jede andere Zelle verwandeln können, würde man sie womöglich auch im Gehirn, den Hoden oder den Eierstöcken von Chimären wiederfinden – im Mix mit Affen eher als mit Schweinen. Deswegen sind in den USA solche Affen-Experimente seit 2009 verboten.

Die Gesetzeslage

Deutschland hat keine solche Barriere. Das dafür zuständige Embryonenschutzgesetz (ESchG) ist noch nicht an die neue Forschung angepasst. Die Erzeugung von Tier-Mensch-Chimären steht zwar mit bis zu fünf Jahren Haft unter Strafe – aber nur, wenn tierische und menschliche Embryonen vereinigt werden oder wenn einem menschlichen Embryo eine entwicklungsfähige tierische Zelle hinzufügt wird. Kurz: Das ESchG schützt menschliche Embryonen vor einer Vermischung mit tierischen Zellen – nicht jedoch tierische Föten, denen menschliche Zellen untergeschoben werden.

Der Grund dafür ist einfach: Bei iPS handelt es sich nicht um menschliche Embryonen. Die Stammzellen können aus normalen Hautzellen zurückprogrammiert werden. In Deutschland ist es also derzeit völlig legal, sie mit tierischen Embryonen zu vermischen. Die Diskussion darüber, ob das ethisch korrekt ist, ist bereits seit mehreren Jahren in Gang. Schon 2011 forderte der Deutsche Ethikrat, der den Bundesrat berät, in einer Stellungnahme (hier als PDF) strengere Richtlinien für Mensch-Tier-Mischwesen.

Im sehr forschungsliberalen Japan ist sämtliche Chimären-Forschung verboten. Auch in den USA sind die Hürden recht hoch. Fördermittel für die teure Forschung werden nur von einem sehr strengen Ethikrat bewilligt. Das Hindernis lässt sich jedoch umschiffen: Wu und seine Kollegen hatten Zugang zu umfangreichen Privatgeldern. Unter der konservativen Regierung Trump dürfte es noch schwerer werden.