In der Mythologie sind Chimären meist gefährliche Ungeheuer, vor denen man sich lieber in Acht nehmen sollte. Für die Wissenschaft dagegen bietet die Forschung an Mischwesen aus verschiedenen Tierarten vielversprechende Perspektiven. Künstlich erzeugte Chimären eröffnen nicht nur neue Einblicke in die Entwicklungsbiologie, sondern können auch medizinisch relevante Erkenntnisse liefern. Ein Forschungsziel ist beispielsweise, menschliche Organe in Spendertieren wie Schweinen zu züchten. Für viele Felder der Chimärenforschung gibt es allerdings ethische Bedenken. Das gilt insbesondere im Bereich des Gehirns.
Mäuse-Ratten-Mischwesen
Erstmals haben nun zwei Forschungsteams tatsächlich Tiere mit chimären Gehirnen erzeugt. Unabhängig voneinander sorgten sie jeweils bei Mäuseembryos dafür, dass diese bestimmte Gehirnstrukturen nicht selbst ausbilden konnten. Die dadurch entstehenden Lücken füllten sie mit Stammzellen von Ratten, die sie in die wenige Tage alten Mäuseembryos im Blastozystenstadium injizierten. Dieses als Blastozysten-Komplementierung bezeichnete Verfahren bietet den Vorteil, dass die artfremden Zellen eine Nische haben, in der sie sich entwickeln können, ohne mit eigenen Zellen des jeweiligen Tieres in Konkurrenz zu treten.
Ein Team um Jia Huang vom University of Texas Southwestern Medical Center in Dallas hat die Mäuse für die Versuche so manipuliert, dass ihnen das Gen für die Ausbildung des Vorderhirns fehlt. Nachdem sie Rattenstammzellen in die Mäuseblastozysten injiziert hatten, entwickelten die Tiere tatsächlich ein funktionsfähiges Vorderhirn – aus Rattenzellen. „Das artfremde Rattenvorhirngewebe in erwachsenen Mäusen war strukturell und funktionell intakt“, berichtet das Team.
Anpassung an den neuen Organismus
Obwohl Ratten eigentlich größere Gehirne haben als Mäuse, die sich zudem in einem anderen Tempo entwickeln, passten sich die Stammzellen offenbar in Größe und Entwicklungsgeschwindigkeit dem Mäusegehirn an. Zudem waren die Rattenneuronen in der Lage, Signale an die benachbarten Mäuseneuronen zu übertragen und umgekehrt. Ob sich die Mäuse auch „rattenartiger“ verhielten, konnten die Forschenden nicht feststellen. „Es fehlt an guten Verhaltenstests, um Ratten von Mäusen zu unterscheiden“, sagt Huangs Kollege Jun Wu. „Aber unser Experiment zeigt, dass sich die Mäuse mit Rattenstammzellen zumindest nicht ungewöhnlich verhalten.“
Ein weiteres Forschungsteam widmete sich der Frage, inwieweit Rattenneuronen auch spezifische Funktionen im Mäusehirn wiederherstellen können. Dazu zerstörten Benjamin Throesch vom Scripps Research Institute in San Diego und seine Kollegen auf verschiedene Weise den Geruchssinn von Mäusen. Für eine Versuchsreihe sorgten sie durch genetische Veränderungen dafür, dass die entsprechenden Nervenzellen zwar entstehen können, aber nicht funktionsfähig sind – ein Modell für neurologische Entwicklungsstörungen. Für eine weitere Versuchsreihe wurden die entsprechenden Neuronen vollständig entfernt, ähnlich, wie es bei neurodegenerativen Krankheiten der Fall wäre.
