Menschen und Mäuse: Nicht nur optisch Unterschiede

Forschungsergebnisse an Tiermodellen sind nur eingeschränkt auf den Menschen übertragbar. Wenn also eine Methode zur Wiederherstellung von durch die Rückenmarksverletzung beeinflusster Funktionen an Mäusen und Ratten nachgewiesen wird, wieviel Grund besteht dann für Betroffene zur Hoffnung?

Bild 100891234 Copyright Ewa Studio, 2013 Mit Genehmigung von Shutterstock.com

Menschen und Tiere unterscheiden sich in unterschiedlichem Ausmaß in ihrem Genom (auch: Erbgut), d. h. in der die Gesamtheit der vererbbaren Informationen bzw. der materiellen Träger der vererbbaren Informationen einer Zelle, den Chromosomen und der Desoxyribonukleinsäure (DNA). Am nächsten mit dem Menschen verwandt sind die Menschenaffen und hier vor allem die Schimpansen, die uns ja auch ziemlich ähnlich sehen und ein vergleichbares Gewicht und Größe erreichen. Trotzdem sind es Mäuse, die am häufigsten in Experimenten, den sog. Tierversuchen oder Tiermodellen, verwendet werden.

Der ausschlaggebende Grund dafür, war und ist ihre Verfügbarkeit. Mäuse lassen sich leicht halten, leicht versorgen und leicht nachzüchten. Nach der Entschlüsselung des Genoms von Mensch und Maus Anfang des Jahrtausends, sah es zunächst so aus, als wäre auch das Erbgut der Nager dem des Menschen sehr ähnlich, doch wurde diese prozentuale Übereinstimmung im Laufe weiterer Forschungen nach unten korrigiert. Heute geht man davon aus, dass sich Mensch und Maus ca. 70 % der proteinkodierenden Gene (DNA-Sequenzen, die den Code für die wichtigsten Akteure im Zellgeschehen enthalten) teilen. Allerdings stellen diese Gene gerade mal ca. 1,5 % des gesamten Erbguts beider Organismen. Was also ist mit dem Rest?

Projekt Mouse ENCODE

Diese Zusammenhänge untersuchte das 2007 ins Leben gerufene Mouse ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements) Project, mit dem Ziel herauszufinden, wieso so viele medizinische Erkenntnisse und für den Menschen wirksame Therapien Versuchen an Mäusen zu verdanken sind, es auf der anderen Seite aber auch unzählige Wirkstoffe und Verfahren gibt, die im Mausmodel Grund zur Hoffnung gaben, beim Menschen aber keine Wirksamkeit zeigen. Hierzu entschlüsselte das Team erstmals die Kontrollzentren der Genregulation von Mäusen, und diese scheint sich bei Mensch und Maus grundlegend zu unterscheiden.

Abschnitte im Genom, die bei Menschen und Nagern voneinander abweichen, jedoch lange Zeit als funktionslos galten, haben sich als wichtige Kontrollzentren der Genaktivität erwiesen. Sie beeinflussen maßgeblich, welche der proteinkodierenden Gene wann aktiv sind. Hier könnte auch die Erklärung dafür liegen, dass der Mäuseorganismus in Experimenten selbst dann manchmal anders reagiert, wenn die betroffenen Gene bei Maus und Mensch identisch sind.

Da nun besser bekannt ist, wo genau sich Mensch und Maus unterscheiden, könnten künftige Versuche mit Nagern gezielter geplant und ggf. andere Methoden der Forschung gewählt werden. Sollten diese Ergebnisse berücksichtigt werden, könnten sie auch relevante Auswirkungen auf die Forschung zur Heilung von Querschnittlähmung haben, bei der ja Mäuse und Ratten auch die erste bevorzugte Anlaufstelle sind.

Tierversuche und Querschnittlähmung

Bevor neue Medikamente oder regenerative Therapieformen auch nur in die Nähe einiger weniger Menschen (Phase 1 des Ablaufs) kommen, werden sie an Tieren getestet. Erst wenn hier geklärt werden kann, dass der Prozess zum einen im Tiermodell funktioniert und zum anderen möglichst wenige harmlose oder im Verhältnis zur Krankheit vertretbare Nebenwirkungen hat, wird er zur Phase 1 freigegeben und von dort aus zu den Phasen 2 (kleine Gruppe) und 3 (große Gruppen).

Dass es im Feld der Forschung zur Heilung von Querschnittlähmung medikamentöse Wirkstoffe und/oder regenerative Therapieformen gibt, die an Mäusen funktionieren, an Menschen aber nicht, liegt u. a. an den oben erwähnten Unterschieden der Genome beider Organismen. Hinzu kommen die Bedingungen, unter denen die Mäuse behandelt werden: Den Versuchstieren werden unter klinischen Bedingungen meist glatte Schnitte im Rückenmark zugefügt. Dies ist eine Verletzung, die beim querschnittgelähmten Menschen kaum vorkommt.

Ein wichtiger Grund dafür, dass die Forschungsergebnisse sich nicht so leicht von Tieren auf Menschen übertragen lassen, ist die Anatomie. Jede Spezies hat eine artspezifische Neuroanatomie und Bewegungsabläufe – und von allen ist der Mensch die einzige Art, die den aufrechten Gang praktiziert. Zudem treten bei jedem Menschen mit Querschnittlähmung ganz individuelle physische und neurochemische Pathologien auf, die in Versuchen nicht simuliert werden können.

Und schließlich ist es so, dass viele der Verbesserungen, die Mäuse nach einer zugefügten Querschnittlähmung zeigen, spontan d. h. ohne Behandlung auftreten, wie David Magnusson von der Universität Louisville, USA, in seinem Vortrag „Neurorehabilitation – insight from animal studies“ anlässlich des Internationalen Symposiums zur Zukunft der Paraplegiologie im Juni 2016 in Heidelberg erklärt. „Im Unterschied zu querschnittgelähmten Menschen erlangen Mäuse und Ratten schnell viele der verlorengegangenen Funktionen zurück.“ Seine Hypothese ist, dass in den Nagern gewisse Bewegungsmuster, die in den motorischen Zentren im Rückenmark gespeichert sind – sozusagen Blaupausen für die gewünschten Vorgänge – verstärkt vorliegen, und dass sie durch eigeninitiierte Bewegungen der Versuchstiere in der Akutphase aktiviert werden.

Wenn also in den Medien von Durchbrüchen bei der Forschung zur Heilung von Querschnittlähmung berichtet wird, so sollten diese Nachrichten mit Vorsicht zu genießen sein. Bis Grundlagenforschung beim Patienten ankommt, vergehen Jahrzehnte und wenn etwas bei einer Maus funktioniert, dann ist es möglich, dass dieses Verfahren u. U. auch beim Menschen erfolgreich umgesetzt werden kann. Oder eben auch nicht.

Für einige Beispiele, zu Forschungsergebnissen an Menschen und Mäusen der vergangen drei Jahre siehe: Forschung & Entwicklung

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