Um menschliche Krankheiten zu erforschen oder Medikamente für den Einsatz am Menschen zu testen, greifen Forscher in der Regel auf Tiermodelle zurück. Die Übertragbarkeit ist allerdings in vielen Fällen fragwürdig. Auf der Suche nach zuverlässigen Alternativen beschäftigen sich manche Forschungsteams unter anderem damit, inwieweit sich menschliche Stammzellen in anderen Spezies vermehren können und für weitere Untersuchungen zugänglich sind. Bislang befindet sich die Chimärenforschung in einem Frühstadium. Seit den 1970er Jahren gibt es Chimären zwischen Nagetieren, insbesondere Mäusen und Ratten. Mit dem Ziel, Spenderorgane zu züchten, gab es Versuche, menschliche Organe in Schweinen wachsen zu lassen. Doch auch abgesehen von ethischen Bedenken ist es bisher nicht gelungen, Chimären zu erstellen, die eine relevante Zahl menschlicher Zellen enthalten.
Chimären als Modellorganismen?
Ein Team um Tao Tan von der Kunming University of Science and Technology in China hat nun erstmals chimäre Embryonen aus Menschen und Affen gezüchtet. „Da wir bestimmte Arten von Experimenten nicht am Menschen durchführen können, ist es wichtig, dass wir bessere Modelle haben, um die menschliche Biologie und Krankheit genauer zu studieren und zu verstehen“, sagt Co-Autor Juan Carlos Izpisua Belmonte vom Salk Institute for Biological Sciences in den USA. „Ein wichtiges Ziel der experimentellen Biologie ist die Entwicklung von Modellsystemen, die es ermöglichen, menschliche Krankheiten unter in vivo Bedingungen zu untersuchen.“
Um die Chimären zu erstellen, kultivierten die Forscher befruchtete Eizellen von Makaken. In die daraus entstandenen Blastozysten injizierten sie nach sechs Tagen menschliche pluripotente Stammzellen. Um die menschlichen Zellen bei weiteren Untersuchungen identifizieren zu können, markierten sie diese mit einem Fluoreszenzprotein. Einen Tag nach der Injektion konnten sie in allen 132 Embryonen menschliche Zellen nachweisen. Aus ethischen Gründen implantierten sie die chimären Embryonen nicht in einen Uterus, sondern ließen sie in der Petrischale weiter heranwachsen. Möglich wurde dies durch eine neu entwickelte Technologie, die es ermöglicht, Affenembryonen längere Zeit – bis zu 20 Tage – außerhalb des Körpers am Leben zu halten.
Zusammenspiel von Menschen- und Affenzellen im Embryo
Im Verlauf der Studie nahm die Überlebensrate der Embryonen stark ab. An Tag zehn lebten noch 103 chimäre Embryonen, an Tag 19 nur noch drei. Zudem entwickelten sich die menschlichen Zellen nur bei einem Teil der Überlebenden weiter. Am neunten Tag nach der Befruchtung fanden die Forscher menschliche Zellen in rund der Hälfte der Embryonen, an Tag 13 bei ungefähr jedem dritten. Im Vergleich zu nicht-chimären Kontrollembryonen, die auf die gleiche Weise gezüchtet wurden, entwickelten sich die Chimären etwas langsamer. Zudem beobachteten die Forscher, dass die menschlichen Zellen dazu tendierten, eigene Gruppen innerhalb des Organismus zu formen und sich von den Affenzellen zu separieren.
