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Die Abschaffung der Keimbahn
Steht die Entwicklungsbiologie vor einer Revolution? Einer technischen Assistentin und einem deutschen Forscher ist Unerhörtes gelungen – Bioethiker bekommen viel zu tun.
Von Volker Stollorz
Pressemitteilung vom 22.05.2003


Als Karin Hübner erstmals Zeugin eines Eisprungs wurde, konnte sie ihr Glück kaum fassen. Vor ihren Augen war ein Bläschen aufgeplatzt, und heraus schlüpfte eine mikroskopisch kleine, reife Eizelle, bereit für die Befruchtung. Aber nirgends gab es einen Eileiter, Eierstock oder Samen für die Befruchtung. Die verrückte Szene spielte sich nicht in einem Körper ab, sondern in einer Petrischale: im Labor von Hans Schöler, der an der Universität Pennsylvania arbeitet.
Als junge Frau wollte die von der Südspitze des Starnberger Sees stammende Karin Hübner studieren, doch die Umstände gestatteten es nicht. Also lernte sie auf ihre Weise: als technische Assistentin im Zellkulturlabor von Hans Schöler. Fast drei Jahre lang hätschelte Hübner ihre Kulturen embryonaler Stammzellen, ließ sie mal vereinzelt heranwachsen, dann dichter gedrängt, immer aber auf der Suche nach dem Eisprung. Ihr Chef, der Deutsche Hans Schöler, seit 1999 an der Universität Pennsylvania in Philadelphia tätig, glaubte fest daran, dass aus einer embryonalen Stammzelle eine Eizelle werden kann. Und er glaubte an Karin Hübner. Nun ist die Sensation perfekt, publiziert im Wissenschaftsjournal Science von Anfang Mai. Und das Telefon im Labor Schöler steht nicht mehr still. Hübners Entdeckung bringt ein Dogma der Biologie ins Wanken. Denn vielleicht hängt das Schicksal einer Zelle, ihre Potenz, nicht davon ab, ob sie Stammzelle, Eizelle, Embryo oder gar nur Haarzelle ist, sondern einzig von den Umständen, unter denen sie sich im Körper wiederfindet. Nicht nur jede Keimzelle, sondern jede Körperzelle könnte dann wieder ein vollständiger Organismus werden, je nachdem wie sie von ihrer Umgebung reprogrammiert wird. Genau diese „Totipotenz“ versucht Schöler mit der Eizellreifung in der Kulturschale zu zeigen.
Ein „ethisches Erdbeben“ werde die Zauberei mit dem Ei auslösen, glaubt der bekannte amerikanische Bioethiker Arthur Caplan. Denn die Eibläschen (Follikel) in der Petrischale spuckten nicht nur regelmäßig Eier aus, die wenige Tage zuvor lediglich „pluripotente“ Stammzellen waren. Sondern diese Keimzellen brachten sogar eine Art Embryo hervor. Auch das sah Karin Hübner als erste: Wie sich die Mäuseeizellen ohne Befruchtung zu teilen begannen, erst zum Ball wurden, von einer Zellhülle – dem sogenannten Trophoblasten – umschlossen waren. Wie daraus einige Tage später ein Empryo hervorging, der dann als Kugel von rund hundert Zellen so rätselhaft zugrunde ging, wie er entstanden war.
Zum Glück, so empfinden es Ethiker und Juristen. Nicht auszudenken, wenn in der Petrischale auch noch ein lebensfähiger Embryo entstanden wäre, einfach so. Noch ist aber unklar, welche molekularen Macken das jungfräuliche Gebilde hat und ob es nach deutschem Recht vielleicht auch ein Embryo ist. Was aber, wenn in Zukunft die Macken ausradiert werden könnten? Dann hätte eine einzige Stammzelle in Kultur womöglich nicht nur das Potential zur Eizelle, sondern zur kompletten Maus – ohne Befruchtung, ohne Klonen!
„Allein für diese Arbeit hätte Karin drei Doktortitel verdient“, schwärmt Schöler, denn er weiß, welche Revolution die Ergebnisse der technischen Assistentin lostreten könnten. Auf einmal gibt es eine unerschöpfliche Quelle von Eizellen – zunächst noch nur für Mäuse. Demnächst aber ,sofern die Eizellen die in sie gesetzten Hoffnungen erfüllen, auch für Menschen.“ Man könnte Eizellen aus embryonalen Stammzellen gewinnen statt aus der Frau“, schwärmt auch Henning Beier, Reproduktionsmediziner aus Aachen. Dennoch, in Deutschland bemüht sich die Zunft darum, keine Unruhe aufkommen zu lassen. Denn das strenge Embryonenschutzgesetz stellt Forschungen mit totipotenten Zellen unter Strafe. Wenn sich embryonale Stammzellen (ES-Zellen) des Menschen als Alleskönner erweisen sollten, wäre das Arbeiten mit ihnen hierzulande kriminell.
Nachfrage bei Importeuren von ES-Zellen, die seit kurzem mit der heißen Ware arbeiten dürfen: „Zwar suggeriert Schöler, dass eine Totipotenz da ist“, antwortet Jürgen Hescheler von der Universität Köln, „aber ich würde das erst anerkennen, wenn gezeigt wäre, dass aus den Eizellen ein kompletter Organismus entstehen kann.“ Doch genau dieses Experiment komme als „nächstes dran“, sagt Schöler.

Immerhin läuft die Eireifung in Kultur offenbar völlig normal ab, die Follikel produzieren die nötigen Hormone programmgemäß. Da könnte eine Befruchtung leicht klappen. „Die Leute werden sich an den Kopf fassen, wie einfach es ist, die Keimzellen in der ES-Zellkultur zu isolieren“ sagt Schöler. Ihn beschäftigt jetzt die Frage, ob künftig jede seiner Zellen eine potentielle Maus bilden kann.
Die Vision ist atemberaubend: Man nehme eine ES-Zelle, mache daraus ein Ei, befruchte das Ei und fertig ist die Maus. Oder man nehme die Eizelle, ehemals ES-Zelle, und klone darin den Zellkern einer Körperzelle – wieder entstünde daraus eine Maus oder vielleicht auch nur eine Menge der begehrten Stammzellen. Oder man nehme die Eizelle, greife in die molekulare Bastelkiste und bringe eine Maus per Jungfernzeugung auf die Welt, ganz ohne Befruchtung. Klingt phantastisch, aber all das steckt nach Schölers Überzeugung in Karin Hübners Arbeit.
Das wirft bisherige Vorstellungen über den Haufen, deren Zentralbegriff die „Keimbahn“ ist: Die Zellenfolge, die von der befruchteten Eizelle (Zygote) bis zu den Keimzellen des neuen Individuums führt. So wird von Generation zu Generation die genetische Information weitergereicht. Aus Spermien und Eizellen entsteht ein Embryo, in dem schon festgelegt ist, welche Zellen später wieder neue Keimzellen bilden. Es herrscht Kontinuität in der Keimbahn, und das denkt man schon seit August Weismann, der diese Vorstellung um 1900 prägte. Zwar bringt die Keimbahn sämtliche Zellen des Organismus hervor, aber Körperzellen können sich umgekehrt nicht mehr in Keimzellen verwandeln. Nach dieser Logik hat der Körper letztlich nur eine dienende Funktion, er ist gewissermaßen das Gehäuse der Keimbahn. Bereits das Klonschaf Dolly und nun auch Schölers Forschung legen aber den Verdacht nahe, dass Weismann irrte.
Zumindest bei Säugetieren könnte im werdenden Embryo viel später entschieden werden, welche seiner Körperzellen erneut die Chance erhalten, auf dem Weg der Keimbahn ein neues Lebewesen zu erschaffen. Dafür muss einfach nur ihr Erbgut umprogrammiert werden. Ist also die Abfolge der Generationen in der Keimbahn eine in jeder Generation unterbrochene Linie? Zumindest bei Mäusen entscheiden wohl nicht die Keimzellen der Eltern, sondern bestimmt der Embryo selbst, welche seiner Zellen die Keimbahn bilden. Diese Prägung geschieht durch gegenseitige Kontaktaufnahme der Zellen im frühen Embryo, welche dann – bislang unverstandene – regulatorische Veränderungen auslösen. Nun wackelt das Dogma Weismanns also, und die verhinderte Doktorin Karin Hübner wundert sich. Ihrer Aufmerksamkeit ist es zu verdanken, dass sie den Überschuss ihrer Zellkulturen nicht wegschüttet – sondern zuschaute, wie sich die Keimzellen aus dem dichten Verband von ES-Zellen lösten, um auf Wanderung zu gehen. Ein experimenteller Kniff hatte ihre Suche erleichtert. Schöler hatte einen genetischen Schalter in die ES-Zellen eingebaut, der Keimzellen zum Leuchten bringt. Das war das Licht, das Hübner schließlich aufging. Sehen will dieses Licht nicht jeder: Befragt, ob die Ergebnisse aus den USA Bedeutung für die Arbeit mit menschlichen embryonalen Stammzellen haben, antwortet der Fortpflanzungsmediziner Henning Beier knapp: „Gar keine. Für das deutsche Embryonenschutzgesetz gilt eine andere Definition von Totipotenz.“ Juristen orientierten sich an der klassischen Embryologie, die da besagte: „eine totipotente Zelle ist eine, aus der sich ein vollständiges Individuum entwickeln kann.“ Tatsächlich habe Schöler zwar embryonale Stammzellen zu Eizellen entwickelt, eine Eizelle werde ohne Befruchtung aber noch kein Mensch. „Das ist ein Mäuseartikel.“ Und der Mensch, stellt Beier fest, ist keine Maus. Schöler hingegen: „Säugetiere sind keine Frösche.“ Damit ist gemeint, dass viele Forscher noch zu sehr in Begriffen denken, die von klassischen Experimenten an Fröschen herrühren. Doch die Totipotenz spielt bei Säugetieren möglicherweise eine andere Rolle.
Die Bildung eines frühen Embryos aus ES-Zellen in der Kulturschale, auch wenn er sich ohne Befruchtung entwickelt, sei nicht weit von der Fähigkeit entfernt, ein ganzes Lebewesen zu bilden, meint Schöler. Man müsse wohl nur bestimmte Markierungen in Erbanlagen der mütterlichen Keimzellen ausradieren – und das Ergebnis in eine Gebärmutter einpflanzen.

Spätestens dann heißt es: Juristen und Ethiker, bitte übernehmen. „An der Totipotenz einer Zelle kann man dann nicht mehr festmachen, was strafbar ist und was nicht“, prognostiziert Schöler. Wissenschaftler würden bald in der Lage sein, sogar eine Haarzelle in eine Eizelle zu verwandeln, anschließend eine Eizelle in einen Embryo. In Schölers Weltbild ist eine menschliche Zelle so potent wie eine Karottenzelle: „Aus jeder Karottenwurzelzelle kann eine ganze Möhre reifen“, sagt Schöler. Wer versteht, wie aus einer Zelle ein Individuum entsteht, der könne eines Tages auch aus Haarwurzeln Embryonen züchten. Es wäre aber wohl absurd, deshalb jede Haarwurzelzelle per Gesetz unter Schutz zu stellen. Im Nationalen Ethikrat wurden die Alarmglocken schon vernommen. Im Januar richtete man dort eine Arbeitsgruppe „Klonen“ ein, um endlich Klarheit zu schaffen, welche Art des Kerntransfers in Eizellen denn nun verboten sein soll. Der Berliner Genetiker Jens Reich wies dabei erstmals auf neue Komplexitäten aus der Biologie hin.

Wenn Totipotenz durch technische Manipulationen hergestellt werden könne, dann müsse dieser Begriff im Embryonenschutzgesetz „mit einem Fragezeichen versehen“ werden. Reich hat recht. Er ist ein furchtloser Vordenker. Schöler wiederum, in Amerika forschend, ist der derzeit kreativste deutsche Entwicklungsbiologe. Und Karin Hübner, die technische Assistentin, sollte eigentlich eine Professur bekommen.

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