Es klingt unappetitlich, soll aber dem medizinischen Fortschritt dienen: Hirnforscher der Stanford-Universität haben Labormäuse erzeugt, deren Gehirn offensichtlich zu großen Teilen aus menschlichen Kortexzellen und Nervenbahnen besteht. Nicht etwa, um den Tieren das Denken beizubringen, wie wir es tun, auch nicht, um sich mit ihnen unterhalten zu können. Die „xenokortikalen“ Tiere dienen vielmehr als Prototypen für neue Tierexperimente – Laborstudien, die irgendwann dabei helfen sollen, Hirnerkrankungen des Menschen und psychiatrische Erkrankungen besser zu verstehen.
So lautet zumindest die Begründung der Forscher. Und so haben sie augenscheinlich auch mehrere zuständige US-Ethikstellen davon überzeugt, dass ihre Tier-Mensch-Chimären am Ende von höherem Nutzen sein werden. Vorerst allerdings haben die Wissenschaftler in ihrer Veröffentlichung in „Nature“ nur eines gezeigt: dass Hirngewebe, das aus menschlichen Stammzellen im Labor gewachsen und sich in den Petrischalen selbständig zu winzigen Organoiden – „Mini-Hirnen“ – entwickelt hat, ein verkrüppeltes Mäusehirn einigermaßen systematisch zu besiedeln vermag.
Tatsächlich handelte es sich bei den für die Experimente verwendeten Nagern nicht um gewöhnliche Mäuse. Bestimmte Gene wurden gezielt so verändert, dass die Tiere im Laufe ihrer Embryonalentwicklung weder einen Kortex – eine Großhirnrinde – noch den für die Gedächtnisbildung essenziellen Hippocampus unterhalb des Großhirns bildeten. Damit war der halbe Schädel neugeborener Mäuseembryonen praktisch leer.
Lässt man solche apallischen, also hirngeschädigten Mäuse nach der Geburt größer werden, geschieht zunächst Erstaunliches: Die Tiere sind zwar durchaus auffällig, aber ihr Gehirn erweist sich als keineswegs schwerst geschädigt, wie bei einem Säugetier ohne Großhirn und Gedächtniszentrum zu erwarten wäre. Offenbar kompensieren die restlichen verbliebenen Hirnzellen in anderen Bereichen einen Großteil der zentralen Großhirn- und Gedächtnisfunktionen. An dieser erstaunlichen natürlichen Plastizität waren die Wissenschaftler aus Stanford aber gar nicht interessiert. Sie wollten eigentlich nur Platz schaffen, um Transplantationsversuche fortzuführen, die sie ähnlich wie andere Forschungsgruppen weltweit schon vor einigen Jahren in ihrem Labor begonnen hatten.
Funktionsnachweis bisher nicht erbracht
Damals injizierten sie gewöhnlichen Labormäusen einzelne, in der Petrischale gezüchtete Nervenzellen des Menschen. Die Ergebnisse waren schon damals wenig überraschend. Einige der neuen Zellen fügten sich in die etablierten Hirnnetzwerke ein. Aber das hatten auch schon andere Forschergruppen vorher gezeigt. Den Nachweis freilich, dass die Ersatzzellen, die bei degenerativen Leiden wie Parkinson oder Demenzen möglicherweise helfen könnten, auch tatsächlich die erwünschten Nervenfunktionen dauerhaft übernehmen, blieben die Forscher aus Stanford damals schuldig.
Dabei ist es auch in ihrer neuen Transplantationsstudie mit apallischen Mäusen geblieben. Nach der Übertragung der menschlichen Hirnorganoide, die ursprünglich aus umprogrammierten Hautzellen hergestellt worden waren und zum Zeitpunkt der Transplantation aus etwa 100.000 Zellen bestanden, füllte sich der halbleere Schädel der Mäuse. Die menschlichen Zellen vermehrten sich zwar langsamer als die jungen Mäusezellen, aber am Ende waren es einige Millionen menschliche Neuronen, die anatomisch gesehen auch Netzwerke mit den vorhandenen Mäusezellen ausbildeten. Sogar Nervenaktivität wurde in dem Großhirnkonstrukt gemessen. Aber ob das transplantierte Kortexgewebe des Menschen tatsächlich Funktionen übernahm, ob die neuen Zellen etwa das Verhalten oder das Gedächtnis der Mäuse beeinflussten, blieb unklar. Von einer Maus mit Menschengehirn kann man unter diesen Umständen sicher nicht sprechen.
Trotzdem sehen selbst Bewusstseinsforscher in den Experimenten einen interessanten Forschungsansatz. Anil Seth von der University of Sussex bezeichnet sie als „Meilenstein“ der synthetischen Biologie: „Diese Pionierarbeit wirft einige Fragen auf: Haben die xenokortikalen Mäuse ein Bewusstsein? Zeigen sie irgendwelche menschenähnlichen Eigenschaften in ihrer Kognition und ihrem Bewusstsein?“
Skeptische Hirnforscher
Ob allerdings die beobachteten „kognitiven Verbesserungen“, etwa die leicht verbesserten Gedächtnisleistungen, von denen die Forscher schreiben, wirklich auf die Integration der menschlichen Zellen zurückzuführen sind, ließ sich jedenfalls bisher nicht belegen. Allein deshalb schon bleiben andere Wissenschaftler skeptisch. Dem deutschen Science Media Center, das einige Experten nach deren Einschätzung gefragt hatte, sagte der in Wien am Institut für Molekulare Biotechnologie tätige Schöpfer der ersten Hirnorganoide, Jürgen Knoblich: „Die Relevanz der neuen Arbeiten muss sich erst zeigen.“ Kognitive Prozesse seien durch die menschlichen Zellen nur zu einem kleinen Teil gerettet worden. „Die entstehenden Chimären eignen sich also wenig zur Untersuchung menschlicher kognitiver Prozesse und es ist zu bezweifeln, dass das neue Modell im Forschungsprozess eine große Rolle spielen wird.“
Auch Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main äußert Zweifel, ob die Komplexität des menschlichen Gehirns sich mit solchen Transplantationsexperimenten abbilden und damit ein medizinischer Mehrwert generieren lässt: „Es ist nach heutigem Wissensstand nicht möglich, einzuschätzen, ob die hier konstruierte Gewebekombination aus Maus und Mensch tatsächliche menschliche Gehirneigenschaften nachbildet oder nur nach oberflächlichen Kriterien gewisse Ähnlichkeiten aufzeigt. Die Bedeutung für die Grundlagenforschung ist daher als moderat einzuschätzen.“
Was aber, wenn solche Transplantationsversuche auf menschenähnlichere Tiere – Affen beispielsweise – ausgeweitet würden, und zwar gerade weil die Mäuse womöglich ein schlechtes Tiermodell sind? „Ähnliche Transplantationsexperimente bei Primaten wären derzeit nur extrem schwer zu rechtfertigen“, so Knoblich. „Die Forschung mit Stammzellen unterliegt weltweit den sogenannten ‚Guidelines‘ der International Society for Stem Cell Research (ISSCR). Die meisten wissenschaftlichen Zeitschriften haben sich verpflichtet, diese zur Grundlage für die Veröffentlichung solcher Arbeiten zu machen.“ Darauf verweist auch der Organoidforscher Simon Schäfer von der Technischen Universität München: „Für nichtmenschliche Primaten ist der Rahmen eng, denn sie sollen nach den ISSCR-Leitlinien nur dann eingesetzt werden, wenn evolutionär entferntere Arten für die Fragestellung nicht ausreichen. Menschenaffen dürfen nach der Richtlinie 2010/63/EU grundsätzlich nicht in Tierversuchen eingesetzt werden. In diesen Guidelines wird zum Beispiel jeder Eingriff in die Keimbahn von Menschen untersagt.“
Ethische Konflikte verschärfen die Stanforder Organoidtransplantationen aber nicht nur mit Blick auf Menschen und andere Primaten. Sie sind auch aus Tierschutzgründen offensichtlich umstritten: Knoblich: „Solche Transplantationsexperimente sind sehr arbeitsaufwendig, ethisch problematisch und dienen vor allem nicht dem Hauptziel der Organoidforschung, nämlich, Ersatzmethoden für Tierversuche zu schaffen. Ja, sie erzeugen sogar zusätzliche ethische Bedenken.“
