Tierfreie Labormethoden für die neue Generation Forschung ohne Tierleid

Anbieter zum Thema

TU Berlin

LAUDA DR. R. WOBSER GMBH & CO. KG

JULABO GmbH

DENIOS AG

Nicht nur Tierversuche tragen in der Forschung zu Tierleid bei, sondern auch zahlreiche Methoden und Materialien tierischen Ursprungs. Diese unterliegen oft einer natürlichen Variabilität, die Schwankungen zwischen den Experimenten verursachen. Um sowohl das Tierwohl zu fördern als auch die Reproduzierbarkeit der Experimente zu verbessern, sollte die neue Generation von Wissenschaftler mit tierfreien Alternativen aufwachsen. Ein Laborkurs der TU Berlin unter der Leitung von Prof. Dr. Jens Kurreck geht hier mit gutem Beispiel voran.

Einige Forschungsreinrichtungen arbeiten mittlerweile daran, mithilfe von Alternativmethoden Tierversuche zu ersetzen oder sie zumindest zu reduzieren. An der TU Berlin beschäftigt sich Prof. Dr. Jens Kurreck, der Leiter des Fachgebiets „Angewandte Biochemie“, mit Organmodellen, die mithilfe von 3D-Druck aus menschlichen Zellen hergestellt werden. Diese können als Alternative zum Einsatz von Labortieren in Experimenten dienen.

„Was viele nicht wissen: Auch die Hilfsstoffe und Methoden, die wir in ganz normalen zell- und molekularbiologischen Laboren verwenden, sind oft tierischen Ursprungs“, erklärt Kurreck. Als Nährmedium für die Vermehrung von Zellen etwa wird meist „fötales Kälberserum (FSB)“ verwendet, das aus den Kälbern trächtiger Kühe gewonnen wird.

In Deutschland ist es eigentlich verboten, trächtige Kühe zu schlachten

Diese auch FBS genannte Substanz hat eine ambivalente Herkunft, denn eigentlich ist es in Deutschland verboten, trächtige Tiere zu schlachten. In anderen Ländern sind die Regelungen weniger strikt. Hier kann es auch vorkommen, dass trächtige Kühe geschlachtet werden. In dem Fall ist es üblich, dem Fötus Blut abzunehmen. Denn dieses enthält viele Stoffe, die das Wachstum anregen und daher für die Vermehrung von Zellen in der biologischen Forschung ideal geeignet sind.

„Eine Veröffentlichung von 2021 geht von weltweit zwei Millionen so genutzter Kälberföten pro Jahr aus, und seitdem hat der Verbrauch von FBS eher zugenommen“, sagt Kurreck. Ein Großteil davon komme aus Schlachtungen im Nicht-EU-Ausland und könne daher nur schlecht von deutschen oder europäischen Institutionen überwacht werden.

„Organ-on-Chip“-Plattform statt Tierversuch

Drei-Organ-System testet Wirkstoffe für Schwangere

Kommerzielle Ersatzprodukte sind teuer und die Rezepturen geheim

Neben dem Tierleid hat die Verwendung von FBS auch das gewichtige Problem, dass es als tierisches Produkt natürlichen Schwankungen unterliegt. Ein Artikel in der renommierten Fachzeitschrift Nature identifizierte daher auch FBS als einen wesentlichen Faktor für die Variabilität in Zellkulturexperimenten und betonte die Notwendigkeit standardisierter und klar definierter Alternativen.

„Für einige Zell-Linien gibt es zwar mittlerweile kommerziell erhältliche Ersatzprodukte für FBS, aber diese sind teuer und ihre genaue Zusammensetzung wird von den Firmen geheim gehalten“, sagt Kurreck. „Auch hier kann man also nicht wissen, welchen Einfluss das Nährmedium spielt, wenn sich zum Beispiel die Ergebnisse von anderen Forschungsgruppen im eigenen Labor nicht reproduzieren lassen.“

Eigenes, tierfreies Nährmedium entwickelt

Für die Anforderungen ihres Laborkurses haben die Wissenschaftler des Fachgebiets nun ein eigenes Nährmedium aus Wachstumsfaktoren, Insulin, Selen sowie Zuckern und Salzen entwickelt und die genaue Zusammensetzung in ihrem Manuskript angegeben. Ebenso haben sie zum Beispiel einen Ersatz für das normalerweise von Schweinen gewonnene Enzym „Trypsin“ verwendet, das dafür da ist, die in Kulturflaschen vermehrten Zellen von der Flaschenwand abzulösen. „Wir haben hier ein Alternativprodukt benutzt, bei dem das Enzym in Bakterienkulturen hergestellt wird“, erklärt Kurreck.

Herstellung von Antikörpern mit Phagen

Ein weiteres Gebiet, bei dem bisher stets auf Ausgangsmaterialien tierischen Ursprungs zurückgegriffen wurde, ist die Arbeit mit Antikörpern. „Traditionell werden hierfür Tiere immunisiert und dann aus ihrem Blut die Antikörper extrahiert“, sagt der Forscher. „Wir haben für unseren Kurs soweit möglich auf Antikörper zurückgegriffen, die von Firmen mithilfe des so genannten Phage-Display selektiert wurden. Phagen sind spezielle Viren, die nicht Menschen oder Tiere, sondern Bakterien angreifen. Sie haben die besondere Eigenschaft, dass man leicht DNA-Abschnitte in sie einschleusen kann.“

Es existieren bereits Mischungen von Phagen, wobei in die verschiedenen Phagen jeweils die DNA-Sequenz für einen der viele Milliarden Antikörper des Menschen eingebracht wurde. Die jeweilige Phage bildet dann an ihrer Oberfläche genau diesen Antikörper aus. Für die Produktion einer gewünschten Sorte von Antikörpern muss man dann nur das entsprechende Antigen solch einer „Phagen-Bibliothek“ präsentieren. Nur die Phagen mit dem passenden Antikörper bleiben daran hängen und die nicht passenden lassen sich auswaschen. In mehreren solcher Selektionsrunden könne man so laut den Wissenschaftlern Antikörper selektieren und anschließend in beliebiger Menge herstellen.

Für die neue Generation sollen tierfreie Methoden ganz normal sein

Das Ziel von Kurreck und seinem Team ist es, eine junge Generation von Wissenschaftlern auszubilden, für die all jene neuen Zellkulturtechniken die normale Laborarbeit darstellen. Mit seinen Laborkursen möchte er die Studierenden an tierfreie Versuchstechniken heranführen und die Verbreitung und Akzeptanz solcher neuen Methoden vorantreiben.

Ein Paradigmenwechsel sei bitter nötig, meint Kurreck, denn 90 Prozent aller zunächst aussichtsreichen Kandidaten für Arzneimittel scheitern letztlich bei der Erprobung am Menschen. „Will man hier besser werden, muss das Ziel sein, irgendwann ganz ohne Tierversuche und auch ganz ohne tierische Hilfsstoffe und -methoden auszukommen. Unser aktuelles Bestreben ist es, sämtliche Laborkurse ab 2026 ohne FBS durchzuführen und die Studierenden in tierfreien Methoden auszubilden“, gibt der Forscher einen Ausblick.

(ID:50520611)