Wird die Maus aus den Laboren der Wissenschafter verschwinden? An Alternativen wird geforscht.

Foto: Picturedesk.com / CTK / Rene Volfik

Nur der Geruch verrät, dass der Gang nicht in den Hochsicherheitstrakt eines Kraftwerks, sondern in einen Gebäudeteil führt, der liebevoll "Maushaus" genannt wird. Die hier untergebrachten Tiere leben in einer regulierten Umgebung. Nur so kann man störende Umwelteinflüsse vermeiden und Forschungsergebnisse reproduzierbar halten. Ein Handgriff genügt, schon sitzt die schwarz-weiß gefleckte Maus auf der Handfläche von Thomas Rülicke. An den Kontakt sind Maus und Mensch offensichtlich gewöhnt.

Seit 15 Jahren leitet Rülicke das Institut für Labortierkunde an der Veterinärmedizinischen Universität Wien. Rund 3000 Mäuse werden hier gezüchtet, gehalten und in ihren Besonderheiten erforscht. Das hat vor allem eines zum Ziel: 3R – reduce, refine, replace. Also: Tierzahlen in Versuchen reduzieren, Belastungen für die Tiere minimieren und soweit möglich Ersatzmethoden zu verwenden. Das Prinzip wurde schon in den 1950ern formuliert. Heute findet man es in der nationalen und EU-weiten Gesetzgebung und somit in den Laboren.

Schaden-Nutzen-Analyse

Will man einen Tierversuch durchführen, muss man einen Antrag an das Wissenschaftsministerium stellen und belegen, dass es keine tierfreie Alternative für den Versuch gibt. Dazu kommen eine Schaden-Nutzen-Analyse und die genaue Anzahl der Tiere, die man verwenden möchte.

Zwischenzeitlich war diese Zahl in Österreich von etwa 500.000 auf 130.000 im Jahr 1999 gefallen. Danach stieg sie wieder an. 2018 sank sie erstmals wieder auf 237.727 Tiere, der Großteil davon waren Mäuse. Eine neue EU-Statistik zeigt erstmals auch, wie viele Tiere für Versuche gezüchtet wurden. 2017 waren es 12,6 Millionen Tiere zusätzlich zu den ohnehin schon 10,7 Millionen Versuchstieren. Ein Punkt, an dem viele Kritiker einhaken: Werden trotz 3R-Regelung mehr Tiere für die Wissenschaft eingesetzt als bisher gedacht?

Wenn eine Maus Schmerz verspürt, sieht das erstmal seltsam aus: Die Ohren gehen nach hinten, ihre Augen werden enger, die Tasthaare in eine andere Stellung gebracht. Wenn Rülicke von seinen Nagern spricht, verzerrt er sein Gesicht so, wie es eben eine Maus tun würde, und zieht die Haut zwischen Nase und Wange mit seinen Fingern zurück: "Wir haben genaue Kriterien, anhand derer wir erkennen, wenn es ihnen schlecht geht und wir einschreiten müssen", erklärt er.

Verbesserte Methoden

Diese Einschätzung ist ein Teil des "refinements". Methoden werden laufend verbessert, um die Belastung so gering wie möglich zu halten. Bei der Reduktion der Tierzahl ist das schwieriger: "Es gibt eine Grenze, die Ergebnisse nicht mehr reproduzierbar und interpretierbar machen würde."

Wird sie überschritten, waren das Experiment und somit der Einsatz der Tiere umsonst. Für klare Ergebnisse könnte man manchmal zwar weniger Tiere einsetzen, nur müsste man diese dann einer größeren Belastung aussetzen. Im Zweifelsfall hat die geringere Belastung immer Vorrang.

Genetische Ähnlichkeit

Entwicklungsbiologisch liegen Maus und Mensch weit auseinander – argumentiert wird mit der genetischen Ähnlichkeit. Wissenschafter wissen jedoch schon lange, dass die Übertragbarkeit vom Tiermodell auf den Menschen nicht immer reibungslos funktioniert. Während Mäuse mit Alzheimer etwa auch charakteristische Ablagerungen im Gehirn zeigen, führen diese nicht zu Gedächtnisverlust. Nicht nur aus ethischen Gründen werden Alternativmethoden deshalb heiß diskutiert.

Das Objekt, das Labortiere ersetzen könnte, wirkt erstmal unspektakulär. Ein gräulicher Klumpen, etwa so groß wie ein Fingernagel, schwimmt in einer trüben Lösung. Hunderte davon werden in Petrischalen am IMBA, dem Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), in deckenhohen Schränken aufbewahrt. Mit sogenannten Organoiden kann die Entwicklung menschlicher Gehirne nachvollzogen werden – in vitro, also in der Reagenzschale.

Dreidimensionale Gehirnmodelle

IMBA-Direktor Jürgen Knoblich und die damalige Postdoc-Studentin Madeline Lancaster schafften es weltweit als Erste, dreidimensionale Gehirnmodelle aus menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) wachsen zu lassen. Heute werden auf diese Weise Gehirnstrukturen nachgebaut, Krankheiten wie Epilepsie oder Schizophrenie erforscht und die Wirksamkeit von Medikamenten getestet.

Die Modelle sind von der Komplexität menschlicher Gehirne weit entfernt, aber sie haben Vorteile gegenüber Tiermodellen, so Nina Corsini, die in Knoblichs Team forscht: Nimmt man etwa Stammzellen von Patienten mit Mikrozephalie, einer Fehlentwicklung, bei der das Gehirn eine geringe Größe aufweist, kann man Gehirnorganoide bilden und die verringerte Größe sehen. Die genetisch veränderten Mäuse haben jedoch ein normal großes Gehirn.

Sind Organoide also der Entwicklungssprung, der die Abschaffung der Tierversuche möglich machen wird? Noch lässt sich ihre Entwicklung nur circa 22 Wochen lang beobachten. Mit zunehmender Größe bekommen Zellen im Inneren zu wenig Sauerstoff und sterben ab.

Noch nicht die ganze Komplexität

Außerdem sei es noch nicht möglich, die gesamte Komplexität eines Organismus durch Organoide abzubilden, meint Corsini. Der Einsatz von Mäusen könne so zwar reduziert, aber noch nicht vollkommen ersetzt werden. Doch es werden bereits mehrere Organoid-Organsysteme miteinander verbunden, etwa beim Berliner Start-up TissUse, das sogenannte Organchips erstellt.

Eine neu entwickelte Methode muss beim Europäischen Zentrum für die Bewertung für Alternativmethoden gemeldet werden. Ob die Methode verlässlich ist, wird mit bekannten Daten getestet. Und die stammen paradoxerweise aus Tierversuchen. Unklar ist, wie viel Geld in Österreich für die Erforschung von Alternativmethoden ausgegeben wird.

In Deutschland fördert das Bundesforschungsministerium die Erforschung der Ersatzmethoden mit einem Schwerpunkt. Die Niederlande will bis 2025 Tierversuche für klinische Studien beenden. "Ich würde provokativ sagen, dass man komplett auf Alternativen umsteigen könnte", sagt Kerstin Weich, die am interuniversitären Messerli-Forschungsinstitut zur Mensch-Tier-Beziehung forscht.

Besseres Modell

Gesetzlich müsse man ein besseres oder gleichwertiges Modell als das Tiermodell verwenden. Das sei Grund genug für die Alternativmethoden – schließlich sind auch Versuche mit Modelltieren fehlerhaft. Es müsse eine Entnormalisierung des Tiereinsatzes in Laboren geben, meint Weich. "Die Kraft, die das bewirken könnte, wäre die Ökonomie."

Tierversuche sind teuer. Das hat auch die Pharmaindustrie begriffen. Während 2005 in Europa 32 Prozent aller Tiere in Tierversuchen von der Pharmaindustrie genützt worden seien, seien es 2011 nur noch 19 Prozent gewesen, so Thomas Hartung, Leiter des Center for Alternatives to Animal Testing an der Johns-Hopkins-Universität.

Und das, obwohl Forschungsaktivitäten gestiegen sind. Vor allem Sicherheit und Wirksamkeit von Wirkstoffen kann vermehrt in vitro, aber auch mit In-silico-Modellen getestet werden: Versuchsergebnisse, die Algorithmen berechnen. Um ein Produkt am Ende einer Studie zulassen zu können, muss man aber zurück ins Tiermodell. Das Risiko sei zu groß, um am Ende von Regulatoren abgewiesen zu werden, sagt Hartung.

Auch Thomas Rülicke glaubt an die innovative Kraft der Pharmaindustrie. Als Überbrückung wünscht er sich, dass die zwei Communitys – in vivo und in vitro–zusammenwachsen. "Die einen würden sagen: Ihr habt einen Organchip entwickelt, das wäre super für mich. Und umgedreht würden die Limitierungen des Chips in Tiermodellen getestet und weiterentwickelt werden." Eine Art Daten-Daten-Bank aus In-vivo- und passenden In-vitro Modellen. Doch im Moment sind das noch zwei Weltanschauungen. (Katharina Kropshofer, 27.6.2020)