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Daniel Klein
Laborratten gewinnen in der biomedizinischen Forschung immer mehr an Bedeutung
Dank neuer Technologien wie CRISPR können nun auch Laborratten genetischen Modifikationen unterzogen werden, die zuvor nur mit Mäusen umsetzbar waren.
Der Einfluss der Menschheit auf die Tierwelt ist seit jeher gravierend. Wir haben Wölfe zu Hunden gemacht und Auerochsen zu Nutzrindern. Viele sogenannte wilde Tiere, wie etwa Tauben und Gänse, zeigen Spuren genetischer Intervention durch den Menschen. Manche Arten gelten nach wie vor als wild und ungezähmt, haben sich aber ihren eigenen Lebensraum in einer vom Menschen dominierten Umwelt geschaffen. Ohne Wenn und Aber akzeptieren wir die Hauskatze. Die Ratte? Eher nicht. Seit Jahrtausenden leben Ratten unter uns und sind ein fester Bestandteil des menschlichen Lebensraums. Sie sind nicht nur äußerst unbeliebt, sondern werden – zu Recht – als Plage und Überträger von gefährlichen Krankheiten angesehen. Wir domestizieren sie aber auch in Einzelfällen.
Während manche durchaus als Haustiere gehalten werden, werden die meisten Exemplare dieser gezüchteten Spezies als Tiermodelle in wissenschaftlichen Experimenten eingesetzt. Die Laborratte blickt auf eine lange Geschichte zurück: Den ersten aufgezeichneten Nachweis finden wir Anfang des 19. Jahrhunderts, aber erst mit der Wistar-Ratte begann im Jahr 1902 das offizielle Züchten von Laborratten spezifisch für wissenschaftliche Zwecke. (Charles River gründete übrigens vor 75 Jahren sein Labor zum Züchten von Versuchstieren, darunter Sprague-Dawley-Ratten, und wurde rasch zu einem der größten Lieferanten von Tieren zur Unterstützung der Forschung.)
Der Nutzen ist vielfältig: Ratten vermehren sich schnell, ihre Körpergröße erleichtert das Sezieren und das Entnehmen von Gewebeproben und viele ihrer biologischen Systeme ähneln jenen des Menschen, wodurch sie sich für Analysen von psychologischen Verhaltensweisen und das Testen von medizinischen Prüfpräparaten gut eignen. Was die Wissenschaft betrifft, ist die Laborratte König, und viele Organisationen, darunter Charles River, konnten dank der großen Nachfrage nach diesen gezüchteten Tieren wachsen.
Gentechnisch veränderte Maus versus Laborratte
Es wurden immer schon die unterschiedlichsten Tierarten für wissenschaftliche Zwecke verwendet, aber in den 1980er-Jahren – und mit der Erforschung der embryonalen Stammzellen – war der Stellenwert der Laborratte zum ersten Mal gefährdet. Das Manipulieren von Stammzellen und das damit verbundene relativ unkomplizierte Züchten lebender, vermehrungsfähiger Mäuse mit ausgewählten Modifikationen war bahnbrechend. Leb wohl, Laborratte! Hier kommt die Maus. Generell herrschen Nagetiere in wissenschaftlichen Laboratorien vor und laut einigen Studien gehören mehr als 99 % aller Versuchstiere dieser Spezies an.
Plötzlich konnte man schwer zu identifizierende medizinische Störungen und Krankheiten im Tiermodell nachbilden – und dieser Umbruch war revolutionär. Die Anzahl der unterschiedlichen Modifikationen stieg rasch an, mit punktgenauen DNA-Änderungen, die die einzelnen Analysen vereinfachten. Mäuse mit Übergewicht, Mäuse mit Diabetes, Mäuse mit Herzinsuffizienz, Mäuse mit auf dem Rücken angeordneten menschlichen Ohren – alles ist möglich.
Obwohl das Arbeiten mit genetisch veränderten Mäusen immer beliebter wurde, kamen immer mehr Zweifel auf, was die Zuverlässigkeit dieser Experimente betraf. Einige komplexe Verhaltensweisen und physiologische Prozesse, die anhand von Laborratten einfach zu untersuchen sind, sind außerdem mit Mäusen schwieriger oder gar unmöglich zu analysieren. Bei der Erforschung von Suchterkrankungen, Abweichungen in der neurologischen Entwicklung und kardiovaskulären Störungen sind Laborratten viel besser geeignet als Mäuse.
Technologien für die Genom-Editierung versprechen ein Comeback der Laborratte
Glücklicherweise haben sich auch die Technologien der Gentechnik weiterentwickelt. Dank CRISPR, einer Technologie, die seit den 2010er-Jahren bekannt ist, können nun auch Laborratten genetischen Modifikationen unterzogen werden, die zuvor nur mit Mäusen umsetzbar waren. Die Technologie wird immer ausgefeilter und ermöglicht es Forschern, von der natürlichen Überlegenheit der Laborratte zu profitieren. Der relative Anteil der Experimente, an denen Laborratten beteiligt sind, wächst daher ständig. „Mit der neuen CRISPR/cas9-Technologie können relativ unkompliziert einige sehr kleine Modifikationen vorgenommen werden“, so Jean Cozzi, Innovationsmanager für den Bereich genetisch modifizierte Organismen in der europäischen Hauptniederlassung von Charles River. „Wenn wir ein paar DNA-Abschnitte ändern, ändern wir damit gleichzeitig einige wenige Aminosäuren im Protein. Viele Krankheiten beim Menschen werden durch Punktmutationen wie diese verursacht ... Diese Experimente sind leicht umzusetzen, da nur kurze Abschnitte ersetzt werden müssen, und das CRISPR-System ist dafür sehr gut geeignet.“
Man geht davon aus, dass beispielsweise Alzheimer auf eine solche Mutation zurückzuführen ist, obwohl das derzeit noch genauer untersucht wird. „Es sind diverse Gene beteiligt … und wir finden oft unterschiedliche Abwandlungen beziehungsweise Versionen beim Menschen“, so Cozzi. Wenn spezifische Gene in Laborratten durch fehlerhafte menschlichen Mutationen ersetzt werden, können bestimmte Krankheiten in Ratten ausgelöst werden. Hier ist wiederum die angeborene Intelligenz der Ratte von Vorteil, da sich das Testen beziehungsweise die Krankheit auf die komplexen Verhaltensweisen einer Laborratte sichtbar auswirken kann.
„Immer mehr Wissenschaftler betrachten die Laborratte mittlerweile mit ganz neuen Augen“, meint Cozzi. „Viele Forscher steigen jetzt auf Rattenexperimente um, insbesondere im Bereich der Neurowissenschaften – denn die Ratte ist in vielen Belangen der Maus weit überlegen.“ Und für uns bedeutet das bessere Modelle, wenn es um die Erforschung von Alzheimer, zystischer Fibrose und Tay-Sachs-Syndrom geht, um nur einige zu nennen. Das Blatt wendet sich, langsam aber sicher. Kein Grund zur Sorge! Die Ratten bleiben uns erhalten.
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