Eine Debatte der Leibniz-Gemeinschaft Tierversuche in der Grundlagenforschung – aus reiner Neugier?

Bild von Volker Haucke
Professor und Direktor Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie

Expertise:

Volker Haucke studierte Biochemie und Molekularbiologie an der Freien Universität Berlin und am Biozentrum der Universität Basel, wo er 1997 promovierte. Nach einem Postdoc-Aufenthalt an der Yale University und seiner Habilitation als Leiter einer unabhängigen Juniorforschungsgruppe an der Universität Göttingen wechselte er 2003 als Professor für Biochemie an die Freie Universität Berlin. Seit 2012 ist er Direktor am Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie, wo er die Abteilung Molekulare Pharmakologie und Zellbiologie leitet.

Wissenschaft strebt nach Erkenntnis, nicht zuletzt, um zu verstehen, woher wir kommen und wohin wir gehen. Dieses Selbstverständnis, dessen Grundlage die menschliche Neugier ist, erfordert auch künftig – vor allem in komplexen Feldern wie der Hirn- und Krebsforschung – den Einsatz von Tiermodellen.

Die Überraschung war groß, als wir das Verhalten unserer gentechnisch veränderten Mäuse beobachteten und feststellten, dass diese repetitive, wiederkehrende stereotype Bewegungen zeigten. Schließlich schienen wir doch recht genau zu wissen, welche Funktionen das Protein ausübt, das wir ausgeschaltet hatten und dessen Gen bei Patienten mit Downsyndrom in überzähliger Kopie vorhanden ist. Dennoch war das Resultat völlig unerwartet und mag uns eines Tages helfen zu verstehen, warum Regeln und stets wiederkehrende Verhaltensweisen und Abläufe für Downsyndrom-Patienten besonders wichtig sind oder warum sie häufig an der Alzheimerschen Krankheit leiden.

Unser Verständnis der Biologie und unseres eigenen Selbst ist tatsächlich nach wie vor äußerst lückenhaft. Dies zeigt sich nicht zuletzt daran, wie schwer es auch den höchstqualifizierten Wissenschaftlern in der Grundlagenforschung fällt, den Ausgang von Experimenten vorherzusagen. Die Fortschritte der Molekularbiologie und angrenzender Wissenschaften haben uns ein nie gekanntes Repertoire molekularer Werkzeuge und das Genom vieler Organismen einschließlich des Menschen beschert. Aus diesem genomischen Telefonbuch jedoch die Mechanismen des zellulären und organismischen Lebens abzuleiten, ist eine ungleich schwierigere Aufgabe, die uns vielleicht nie ganz gelingen wird – nicht zuletzt aufgrund der Komplexität des Unterfangens. Allein unser Gehirn besteht aus 100 Milliarden hochgradig verknüpften Nervenzellen und einer gleichen Anzahl diese versorgender und modulierender Gliazellen, die jeweils rund 10.000 verschiedene Proteine exprimieren und die Funktion des Gehirns erst ermöglichen. Neben dem Verständnis der Gene und ihrer Regulation sowie der Struktur und Wirkungsweise der von diesen kodierten Ribonukleinsäuren und Proteine stellt sich in der Biologie und Medizin stets die übergeordnete Frage der physiologischen Funktion im Organismus, den diese Moleküle letztlich ausmachen. Erst in der Analyse im lebenden System zeigt sich, ob die zuvor im Reagenzglas (in vitro) gewonnenen Erkenntnisse tatsächlich Bestand haben oder aber – wie häufig – Überraschendes passiert. Nur im Wechselspiel von experimentellem Studium der relevanten Biomoleküle wie Genen und Proteinen, Hypothesenbildung und Testung dieser Hypothesen im lebenden System, zunächst in Zellen, dann aber auch im Organismus lernen wir neue Biologie und damit uns selbst zu verstehen.

Die Grundmotivation der Forscher ist Neugier und der Wunsch nach Verständnis.

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Die grundlegende Motivation der meisten Wissenschaftler in der biologisch-medizinischen Grundlagenforschung ist dabei der Drang, der Biologie auf den Grund zu gehen, zu verstehen welche Funktion wichtige Proteine und andere Moleküle ausüben und zwar auf allen Untersuchungsebenen – vom Reagenzglas bis hin zur gentechnisch veränderten Maus. Häufig sind es gerade die überraschenden Befunde, die neue Erkenntnisse liefern, weil erst im Tier klar wird, dass zwei zuvor separat betrachtete Prozesse, Zelltypen oder gar Organe miteinander funktionell wechselwirken. So kann es sein, dass der Organismus als „Antwort“ auf die Veränderung eines Gens zu Anpassungen in der Lage ist, die auf der Ebene von Molekülen oder Zellen nicht vorhersehbar waren. Aus dieser „Antwort“ des Organismus, die als erstes Modell für den Krankheitsfall dient, lassen sich neue Hypothesen ableiten, die sich erst aus dem Wechselspiel der verschiedenen Ebenen im Organismus ableiten und nur dort testen lassen.

Grundlagenforschung kann bei komplexen Problemen wie in der Hirn- und Krebsforschung nicht auf Tierversuche verzichten.

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Deswegen werden Tierversuche auf absehbare Zeit in der Grundlagenforschung unverzichtbar sein, gerade, wenn es um komplexe Fragestellungen oder Krankheitsmodelle geht, die häufig mehr als einen einzelnen Zelltyp, mitunter gar, wie bei Diabetes und anderen Stoffwechselstörungen, mehrere Organe umfassen. Bei neurologischen oder neurodegenerativen Erkrankungen treten Störungen in bestimmten Hirnarealen oder Nervenzelltypen auf, sodass die Krankheit letztlich eine systemische Störung eines kleinen Areals im Zentralnervensystem darstellt. Bei der Parkinsonschen Krankheit degenerieren Nervenzellen in der Substantia Nigra im Mittelhirn, die den Botenstoff Dopamin ausschütten und so die Aktivität des Striatums im Großhirn und damit die Feinmotorik und Kognition als eine Art Filter regulieren. Dabei sind die Symptome aufgrund der multiplen Funktionen des Striatums vielschichtig, wobei neben Umweltfaktoren auch genetische Ursachen eine Rolle bei der Erkrankung und ihrer Behandlung spielen. Wiewohl es Ansätze gibt, Dopamin-ausschüttende Nervenzellen in Kultur aus Stammzellen herzustellen, sind wir darauf angewiesen in Tiermodellen wie der Maus oder der Ratte die Integration und Funktion solcher Zellen in ihrer natürlichen Umgebung innerhalb des neuronalen Netzwerks zu untersuchen. Ähnliches gilt bei Untersuchungen zur Alzheimerschen Erkrankung, zu neurologischen Störungen wie Autismus und Epilepsie, zur Tumorentstehung und Therapie, Autoimmunerkrankungen oder Diabetes.

Wo sehr grundlegende Fragen auch in Kulturzellen, Würmern oder Fliegen untersuchbar sind, werden Tierversuche abnehmen.

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In nahezu allen Fällen gehen Tierversuchen umfangreiche in vitro Studien und Untersuchungen in kultivierten Zellen oder einfachen Organismen wie der Fruchtfliege oder dem Fadenwurm voraus. Von den jährlich in Deutschland verbrauchten Tieren machen Tierversuche weniger als ein halbes Prozent aus und von diesen wiederum dient nur die Hälfte der Grundlagenforschung, während die übrigen Tiere für gesetzlich vorgeschriebene toxikologische und pharmakologische Tests zur Prüfung von Chemikalien, Umweltgiften, Impfstoffen und Medikamenten eingesetzt werden. Jedes in der Grundlagenforschung durchgeführte Tierexperiment ist zuvor sorgfältig geprüft worden und unterliegt strengen Kriterien, die – zu Recht – das Leiden des Tiers auf ein Minimum reduzieren sollen. Mit der Entwicklung neuer Verfahren wie CRISPR/Cas9 und anderen gentechnischen Methoden und Zellkulturverfahren ist es mittlerweile möglich, viele grundlegende Fragestellungen in Kulturzellen oder mittels einfacher Organismen wie Fliegen oder Fadenwürmern zu beantworten. Deswegen werden mittel- und langfristig Tierversuche in diesen Bereichen der Grundlagenforschung abnehmen – zum Wohle der Menschheit wie der Tiere – und damit Mittel freisetzen für jene Bereiche, in denen Tierversuche unverzichtbar bleiben.

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