# taz.de -- Alternativen zu Tierversuchen: Miniorgane aus der Petrischale

	# taz.de -- Alternativen zu Tierversuchen: Miniorgane aus der Petrischale

	> Winzige künstliche Organe aus menschlichen Zellen, könnten in der
	> Forschung teilweise Tierversuche ersetzen. Ein Laborbesuch.

	Bild: Ein 60 Tage altes Hirn-Organoid

	BERLIN taz \| Um Erkrankungen des Nervensystems zu erforschen, braucht
	Agnieszka Rybak-Wolf Hirngewebe. Noch vor wenigen Jahren arbeitete sie
	dafür mit Mäusegehirnen. Das Hirngewebe, das sie dieser Tage zerschneidet,
	war nie Teil eines Tieres. Es ist ein Organoid. Sowas wie ein im Labor aus
	menschlichen Zellen gezüchtetes Miniorgan. Ihre Forschung könnte die Zahl
	der Versuchstiere in Deutschland dramatisch verringern. Agnieszka
	Rybak-Wolf sitzt vor einem Mikroskop in ihrem Labor im Max-Delbrück-Centrum
	für molekulare Medizin, einem Glasbau in Berlin. Die Stadt galt wegen der
	vielen medizinischen Forschungsinstitutionen lange als Hauptstadt der
	Tierversuche. Rybak-Wolf leitet am Zentrum seit 2019 die Plattform für
	Organoide.

	Die Plattform ist aus den sogenannten 3R-Prinzipien entstanden, an denen
	sich die Forschung mit Versuchstieren in Deutschland orientiert. Die 3 Rs
	stehen für replace, reduce und refine, also für den Versuch, Tierversuche
	zu ersetzen, zu verringern und zu verbessern. In Hamburg gibt es seit
	diesem Jahr Deutschlands erste [1][3R-Tierschutzprofessur]. Erstmals
	arbeitet ein Lehrstuhl explizit zu Forschungsansätzen zur Verringerung von
	Tierversuchen.

	Tierrechtler*innen fordern seit Jahren ein Verbot der Versuche. Für die
	Kosmetikbranche sind sie seit 2003 untersagt. Aber um komplexe medizinische
	Zusammenhänge zu untersuchen oder Medikamente zu entwickeln, fehle eine
	entsprechende komplexe Alternativmethodik, argumentieren viele Forschende.
	Hoffnungsträger für technologischen Fortschritt sollen die Miniorgane aus
	der Petrischale sein.

	So eines betrachtet Agnieszka Rybak-Wolf. Sie hat die Haare hinters Ohr
	gestrichen, ihre Brille stößt beinahe an das Okular des Mikroskops, an
	dessen Rädchen sie dreht, um ein scharfes Bild zu finden. Vor ihr steht
	eine Kunststoffplatte mit sechs Vertiefungen. Kleine weiße Brocken
	schwimmen in einer gelben Flüssigkeit. Sie sind gerade einmal fünf
	Millimeter groß. Rybak-Wolf verschiebt einen Hebel und auf dem Tablet neben
	dem Mikroskop erscheint das Bild von einem der beige-weißen Gewebeklumpen.
	Es ist ein Gehirnorganoid. Wie eine solide Wolke sieht es aus.

	## Wie viel Hirn steckt im Zellklumpen?

	Eigentlich sind Organoide gar keine Organe, aber bisher ihre beste
	Annäherung. Vorher züchteten Forscher*innen im Reagenzglas
	zweidimensionale dünne Zellschichten, die jedoch wenig mit dem
	tatsächlichen Aufbau eines Organs zu tun hatten. Bei den ersten
	dreidimensionalen Versuchen klappte zwar das Zellwachstum in alle
	Richtungen, aber nicht, dass die verschiedenen Zellarten sich auch ihrer
	Funktion entsprechend richtig anordnen. Organoide schaffen das nun. Aber
	wie viel hat dieser undefinierte Zellklumpen tatsächlich mit einem Gehirn
	gemeinsam? Und können damit wirklich all die Erkenntnisse gewonnen werden
	wie mit einem komplexeren Organismus, einer Maus etwa?

	Nach dem deutschen Tierschutzgesetz sollen [2][Tierversuche] eigentlich auf
	das unerlässliche Maß beschränkt werden. Etwa 80 Prozent der Versuchstiere
	sind Nager wie Mäuse und Ratten. Im Jahr 2021 zählte das Bundesinstitut für
	Risikobewertung über fünf Millionen Versuchstiere. Nur etwa die Hälfte der
	Tiere hatten einen tatsächlichen Forschungsnutzen.

	Um die Zahl möglichst klein zu halten, müssen Forscher*innen gut
	begründete Anträge schreiben. Aber für die Entwicklung neuer Medikamente
	schreibt die Europäische Arzneimittelbehörde Versuche an Tieren sogar vor.
	Mit eben so einer Regelung brechen Anfang 2023 die USA. Ein neues Gesetz
	hebt die Verpflichtung für eine Medikamentenzulassung auf und erlaubt damit
	auch Alternativmethoden wie Organoide.

	Zufrieden betrachtet Rybak-Wolf die Flüssigkeit durchs Mikroskop. „Die
	gelbe Farbe ist ein gutes Zeichen“, sagt sie. Es bedeute, dass die
	Organoide einen guten Stoffwechsel hätten. Wenn es ihnen gut geht, verfärbt
	sich das Medium von Pink zu Gelb. Vor 18 Jahren kam die Biologin für ihren
	Doktor nach Berlin, wo sie ihrer Faszination für die Funktionsweise des
	Gehirns nachgehen konnte. Lange suchte sie nach guten Modellen, um
	verschiedenste Nervenerkrankungen des Menschen zu untersuchen. Viele davon
	ließen sich in Mäusen nicht gleichermaßen nachbilden. Ihre Suche führte sie
	zu den Organoiden.

	Denn sie können an manchen Stellen sogar mehr bieten als übliche
	Tierversuche. Mäuse und Menschen unterscheiden sich biologisch in vielen
	Aspekten. Möchte man eine Krankheit des Menschen an Mäusen untersuchen,
	muss man zunächst ihr Pendant unter anderem durch gentechnische Methoden
	erzeugen. Nur funktioniert das nicht bei allen Erkrankungen. Ein Beispiel,
	das Agnieszka Rybak-Wolf untersuchte: Das Leigh-Syndrom, eine Erbkrankheit,
	die unter anderem zu Muskelschwäche führt. Es ist eine der schwersten
	erblichen Hirnerkrankungen bei Kindern und ihr Verlauf wird durch eine
	Vielzahl an Genen bestimmt. Für die Krankheit fehlen passende Tiermodelle,
	um sie zu untersuchen. Forscher eines anderen Labors hätten bei Mäusen eine
	ähnliche Mutation wie die im Menschen erzeugt. „Aber die Mäuse zeigten
	keinen Phänotyp, sie lebten sogar länger“, erzählt Rybak-Wolf. Ihre
	Forschung an Organoiden lieferte [3][ganz neue Erkenntnisse] für die
	Krankheit.

	Der große Vorteil an Organoiden ist, dass sie menschliches Gewebe bilden
	können, ausgehend von wenigen Zellen, ohne dass ein invasiver Eingriff
	nötig wäre. Es reicht eine Blutprobe oder Hautbiopsie. Besonders für die
	Forschung am Gehirn wäre das toll. Rybak-Wolf ergänzt: „Von vielen anderen
	Organen kann man auch Biopsien entnehmen und mit den Zellen arbeiten.“ Und
	verschiedene Krankheitsmodelle könnten mit den Zellen der Betroffenen
	gebildet werden.

	Die Zellen kommen aus Biobanken oder werden von Patient*innen
	gespendet. Wofür das Material verwendet werden darf, wird in einer
	Vereinbarung geregelt. Das Organoid, das aus den gespendeten Zellen
	entsteht, hat womöglich nichts mit ihrer Ausgangsfunktion zu tun. Damit aus
	Zellen des Blutes oder der Haut Gehirngewebe oder Darmepithel wird, müssen
	die Zellen umprogrammiert werden. Zunächst in das Stadium einer embryonalen
	Stammzelle. Man könnte das als die Alles-ist-möglich-Phase beschreiben.
	Dafür fügt man bestimmte Faktoren im Medium hinzu, die diese Prozesse
	lenken. Später geben die Forschenden andere Faktoren hinzu, die der
	Umgebung eines Gewebes entsprechen und drücken dadurch die Zellen in diese
	Entwicklungsrichtung. „Im Gehirn zum Beispiel beginnen die Zellen sich dann
	zu den verschiedenen Nervenzellen zu differenzieren und selbstständig zu
	organisieren.“ Damit bilden sich die Anfänge des Organoids.

	Rybak-Wolf steigt auf einen Rollhocker, um den Inkubator mit den Zellen zu
	erreichen. Seine Innentemperatur liegt bei genau 37 Grad Celsius, also
	optimale Körpertemperatur. In ihm stehen verschiedene Zellkulturplatten auf
	einem rotierenden Tisch. Die Bewegung sorge dafür, dass die Zellen
	gleichmäßig mit Nährstoffen versorgt würden, sagt die Forscherin. Sie holt
	eine weitere Platte heraus. Auf einigen der Organoide haben sich schwarze
	Ausstülpungen gebildet. Aber auch ihnen geht es prächtig. Das seien nicht
	etwa tote Zellen. „Das sind Retinazellen“, erklärt Rybak-Wolf, „also die
	Zellen des Auges“. Die Stelle starrt einen regelrecht an, aber tatsächlich
	sehen kann das Organoid nicht.

	Aber sonst erfüllt es viele andere Funktionen des zentralen Nervensystems.
	Wie ein echtes Gehirn haben die Nervenzellen ein Netzwerk aufgebaut und
	können Signale weiterleiten. Kreuz und quer feuern die Neuronen
	elektrische Signale. Das konnte Rybak-Wolf unterm Fluoreszenzmikroskop
	beobachten. Nichtsdestotrotz bleibt das Netzwerk weitestgehend primitiv.
	Auch wenn es schon jahrelang in der Petrischale reifte, entspricht das
	Hirnorganoid immer noch am ehesten dem Hirn eines Fötus. Das, begründet
	Rybak-Wolf, liege unter anderem daran, dass die exakte Umgebung des Körpers
	nicht abgebildet werden könne. Das System stößt an die Grenzen seiner
	Komplexität. Aber es gäbe Wege sich noch weiter anzunähern. „Zum Beispiel
	kann man Organoide miteinander verschmelzen und so Blutgefäße oder
	verschiedene Gehirnregionen anfügen.“ Und auch Mikroglia, die Immunzellen
	des Gehirns, könnten hinzugefügt werden.

	Während nicht in allen Bereichen der Forschung ein ganzer Organismus als
	komplexes System betrachtet werden muss, ist das in der
	Medikamentenforschung unabdingbar. Entwickle man im Labor ein neues
	Medikament für ein Hirnerkrankung, wolle man auch wissen, ob der Wirkstoff
	einen Effekt auf andere Organe habe. „Oft kommt es vor, dass man eine Sache
	heilt, aber damit in einem anderen Organ ein Problem verursacht“, sagt
	Rybak-Wolf. So stellt sich die Frage, ob Organoide wirklich für die
	Medikamentenforschung geeignet sind. Sie präsentieren keinen vollständigen
	Organismus, sondern nur einzelne Organe. Aber auch hierfür gibt es
	Vorschläge: Multiorganchips. Die Idee ist es, eine Zellkultur auf
	Plastikchips, also wenige Zentimeter große Mikroskopträger, aufzubringen.
	Jeder Chip entspräche einem Organ und könne über Schlauchsysteme
	miteinander verbunden sein und dadurch irgendwann einen ganzen Organismus
	bilden. „Das ist meiner Meinung nach die Zukunft.“

	## Das Interesse am Kunstorgan wächst

	Medikamente ohne Tierversuche zu entwickeln, bleibt in Deutschland dennoch
	erst mal eine Utopie. Anders als in den USA sieht die Europäische
	Arzneimittel Agentur EMA die Zeit für einen solchen Schritt noch nicht
	gekommen. Mit Organoiden könne man Tierversuche vor allem reduzieren,
	glaubt Rybak-Wolf. Für ein Ende müssten die neuen Methoden noch besser
	etabliert und immer wieder getestet werden. Zum Beispiel wurde in anderen
	Laboren die Funktion von Hirnorganoiden auch überprüft, indem man sie in
	Mäusegehirne transplantiert hat. Das hat im Übrigen gut funktioniert. Und
	auch wenn Organoide für die vollständige Medikamentenentwicklung noch nicht
	ausreichen, heißt das nicht, dass sie kein Fortschritt sind. Schließlich
	gibt es auch medizinische Forschung, in der es um einzelne Mechanismen
	geht, die sich mit dieser Methode gut erforschen lassen.

	Selbst im Max-Delbrück-Centrum, an dem Agnieszka Rybak-Wolf forscht,
	arbeiten nur etwa ein Drittel der Forschungsgruppen ganz ohne Tierversuche.
	Aber das Interesse wächst an der neuen Technologie, die an manchen Stellen
	sogar besser ist als etablierte Methoden. Immer öfters klopfen
	Kolleg*innen an der Labortür mit dem blauen Schild, auf dem ein
	blasenförmiger Klumpen das zweite ‚o‘ im Schriftzug bildet: ‚Organoids�…
	Agnieszka Rybak-Wolf erzeugt nicht nur Hirnorganoide für ihre eigene
	Forschung, sondern hilft auch Kolleg*innen. „Sie wollen ihre Hypothesen
	aus dem Mausmodell in menschlichen Organoiden überprüfen.“ Sie sind
	neugierig geworden.

	15 Feb 2023

	## LINKS

	[1] /Hamburgs-erste-Tierschutzprofessur/!5911740
	[2] /Zukunft-der-Tierversuche/!5821236
	[3] https://www.mdc-berlin.de/de/news/news/mit-organoiden-erstmals-das-leigh-sy…

	## AUTOREN

	Adefunmi Olanigan

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