In der griechischen Mythologie war die Chimäre ein großartiges Monster. Es war eine ungewöhnliche Mischung von Tieren, mit einem Löwenkopf und Füßen, einem Ziegenkopf, der von seinem Rücken sprießt, und einem Serpentinenschwanz. Es machte große Zerstörung, bis der Held Bellerophon das Monster mit Hilfe des geflügelten Pferdes Pegasus tötete.
In wissenschaftlicher Hinsicht behält das Wort „Chimäre“ die Essenz seiner mythischen Wurzeln bei. Eine Chimäre besteht aus Zellen, die von zwei (oder manchmal mehr) Organismen stammen., Diese „Eltern“ Organismen können von der gleichen oder verschiedenen Arten sein. Das bestimmende Merkmal einer Chimäre ist, dass die einzelnen Zellen in ihrem Körper nicht alle gleich sind; sie sind genetisch verschieden. Anstelle einer Mischung von Genen aus jedem Elternorganismus enthält eine bestimmte Zelle die genetische Information nur eines Elternorganismus. Somit besteht eine Chimäre aus Zellpopulationen, die genetisch mit jedem ihrer Elternorganismen identisch sind.
Einige Beispiele von Chimären sind den meisten Menschen bereits bekannt., Zum Beispiel entstehen Gewebe-Chimären durch Organtransplantationen oder Gewebetransplantationen (wie eine Knochenmarktransplantation). Nach der Transplantation erwirbt der Empfänger zwei genetisch unterschiedliche Gewebe-und Zelltypen, so ein 2007 erschienener Übersichtsartikel von Richard R. Behringer, Professor für Genetik am MD Anderson Cancer Center der University of Texas in Houston, Texas, veröffentlicht in der Zeitschrift Cell Stem Cell.
Chimären können auch in der Natur vorkommen., Die Autorin Vivienne Lam listete in einem 2007 im Science Creative Quarterly (University of British Columbia) Journal veröffentlichten Artikel mehrere Beispiele für natürlichen Chimerismus beim Menschen auf. Mikrochimerismus tritt auf, wenn sich nur eine kleine Zellpopulation genetisch vom Rest unterscheidet. Zum Beispiel können eine Mutter und ein sich entwickelnder Fötus während der Schwangerschaft Stammzellen durch die Plazenta austauschen.
Ein weiteres Beispiel ist der tetragametische Chimerismus. Hier befruchten zwei separate Spermien zwei separate Eier, was idealerweise zu einer Reihe brüderlicher Zwillinge führen würde., Wenn jedoch die beiden Embryonen irgendwie miteinander verschmelzen und einen einzigen Fötus mit genetisch unterschiedlichen Zellen bilden, tritt ein tetragametischer Chimerismus auf.
Am häufigsten werden Chimären jedoch in einem Labor zu Forschungszwecken erstellt. Wenn die Zellen verschiedener Elternorganismen zu einer Chimäre zusammenkommen, können sie sich in mehrere Teile des Chimären-Körpers integrieren., Diese Zellen können somatische Zellen sein — jede Zelle im Körper mit Ausnahme von Fortpflanzungszellen-oder sie können in Keimgewebe eingebaut werden, wo spezialisierte Fortpflanzungszellen oder Gameten wie Spermien und Eizellen produziert werden, so Behringer.
Beispiele für solche Forschungsinstrumente sind chimäre Mäuse, die zur Verwendung in der genetischen Forschung gezüchtet werden. Diese Tiere enthalten zwei Arten von Mauszellen, die verschiedene Gene exprimieren: eines, in dem alle Mausgene intakt sind, und das andere, in dem eine Kopie eines bestimmten Gens gelöscht oder „ausgeschlagen“ wird.,“Eine Reihe von Paarungsschritten mit solchen chimären Mäusen führt letztendlich zu einigen Nachkommen, bei denen das interessierende Gen in allen Zellen vollständig ausgeschlagen ist, so ein von Nature Education veröffentlichter Scitable-Artikel. Dies hilft Forschern, die Funktion und Relevanz dieses bestimmten Gens in einem lebenden Modellorganismus vollständig zu verstehen.
Verschiedene interspezies-Chimären wurden ebenfalls erstellt. Zum Beispiel markierte 1984 die Entwicklung der ersten Ziegen-und Schaf-Chimäre, die laut der University of Wisconsin-Madison „Geep“ genannt wurde., Die Bereiche des Geep-Körpers, die Schafzellen und DNA enthielten, waren wollig, während die Bereiche mit Ziegenzellen und DNA behaart waren.
Mensch-Tier-Chimären
Mensch-Tier-Chimären sind ein weiteres Beispiel für eine Interspezies-Chimäre, die entsteht, wenn menschliche Zellen in Tiere eingeführt werden. Dies kann durch eine Vielzahl von Techniken erfolgen. Menschliche Zellen und Gewebe können in Embryonen, Föten oder erwachsene Wirbeltiere transplantiert werden, sagte Behringer., Mensch-Tier-Chimären werden auch durch die Einführung menschlicher Stammzellen in Tiere in verschiedenen Entwicklungsstadien produziert, sei es embryonal, fetal oder postnatal (nach der Geburt), so ein Artikel aus dem Jahr 2007, der ebenfalls in der Zeitschrift Cell Stem Cell veröffentlicht wurde.
Laut den National Institutes of Health (NIH) machen zwei einzigartige Eigenschaften Stammzellen für die Forschung nützlich: die Fähigkeit, ihre Populationen ohne große Einschränkung zu replizieren und wiederherzustellen, und die Fähigkeit, viele verschiedene Zell-und Gewebetypen zu bilden während der frühen Entwicklung.,
Stammzellen aus adulten Organen und Geweben sind in den Zelltypen, die sie bilden können, etwas begrenzt. Auf der anderen Seite gelten Stammzellen, die von menschlichen Embryonen stammen (die auch im Labor gentechnisch verändert werden können) oder Zellen, die genetisch so verändert sind, dass sie in einen stammzellähnlichen Zustand zurückkehren, als „pluripotent“, so das Boston Children ‚ s Hospital. Dies bedeutet, dass diese Zellen die Fähigkeit haben, sich in allen wichtigen Zell-und Gewebetypen des menschlichen Körpers zu entwickeln oder zu „differenzieren“.,
Wenn menschliche Stammzellen verwendet werden, um Mensch-Tier-Chimären zu erzeugen, insbesondere in frühen Embryonalstadien, können sie sich in verschiedene Teile des Chimerakörpers, einschließlich der Keimlinie, integrieren und können eine Reihe von Zell-und Gewebetypen bilden.
Anwendungen
Mensch-Tier-Chimären dienen als nützliche lebende Testumgebung, um Wissenschaftlern zu helfen, die Grundlagen der menschlichen Biologie und die Mechanismen menschlicher Krankheiten besser zu verstehen., Wie Behringer in seinem Artikel betonte, repliziert die Verwendung von Labortieren als Modelle der menschlichen Biologie oder von Krankheiten die menschliche Physiologie nicht vollständig. „Daher besteht das Hauptziel der Mensch-Tier-Chimera-Forschung darin, menschliche zelluläre Charaktere in Tieren zu produzieren“, schrieb er.
Solche Forschungen werden seit Jahrzehnten durchgeführt. Zum Beispiel berichtete 1974 eine Gruppe von Forschern aus Dänemark über die erste erfolgreiche Transplantation vieler verschiedener menschlicher fötaler Organe in ein Labormausmodell namens Nackte Maus., Ihre Experimente, die 1974 in einem Artikel in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurden, zeigten, dass menschliche fetale Lungen, Nieren, Bauchspeicheldrüse, Thymus, Nebennieren, Hoden und Eierstöcke sich alle in der nackten Maus etablieren und entwickeln konnten.
In den letzten Jahren durchgeführte Experimente konzentrierten sich auf die Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten des chimären Modells zwischen Mensch und Tier. In einem 2004 in der Fachzeitschrift Blood veröffentlichten Artikel beschrieben die Autoren Experimente, bei denen menschliche hämatopoetische Stammzellen oder blutbildende Stammzellen in 55 bis 60 Tage alte Schafsföten transplantiert wurden., Diese Stammzellen bilden nicht nur die Bestandteile von Blut und Immunsystem, sondern können auch Zellen wie Knochen und Muskeln bilden. Die Autoren fanden heraus, dass hämatopoetische Stammzellen auch in der Lage waren, funktionelle menschliche Leberzellen zu bilden. Die Forscher schlugen vor, dass ein solches chimäres Modell ein Mittel zur Erzeugung einer großen Anzahl menschlicher Leberzellen zur Behandlung genetischer Erkrankungen bei Föten oder Neugeborenen bieten könnte, bei denen die Leberzellen mangelhaft sind.
Eine weitere Forschungsgruppe führte humane embryonale Stammzellen in das Gehirn von 14 Tage alten embryonalen Mäusen ein., Diese Experimente, die in einem 2005 in der Zeitschrift PNAS veröffentlichten Artikel beschrieben wurden, zeigten, dass die menschlichen embryonalen Stammzellen viele verschiedene funktionelle neuronale Zelltypen bildeten. Diese Zellen entwickelten sich im Vorderhirn der Maus weiter zu reifen und aktiven menschlichen Neuronen. Die Autoren hoben hervor, wie wichtig es ist, eine Live-Umgebung zu haben, in der die menschliche neuronale Entwicklung untersucht werden kann., Darüber hinaus schlugen sie vor, dass solche Chimären bei der Entwicklung neuer Modelle neurodegenerativer und psychiatrischer Erkrankungen helfen und ein potenzielles Mittel zur Beschleunigung des Screenings therapeutischer Arzneimittel darstellen könnten.
Ethische Überlegungen
Wie sollten Menschen an ein Tier denken, wenn Wissenschaftler anfangen, es mit menschlichen Eigenschaften zu durchdringen? Diese Frage bildet den Kern vieler ethischer Debatten über die Erzeugung von Mensch-Tier-Chimären.
Zum Beispiel kann es viele instinktive Einwände gegen die Schaffung solcher Chimären geben. Es gibt den „Yuck-Faktor“oder ein sofortiges Gefühl der Abneigung, sagte ein 2003-Artikel von Project Muse., Dieses Gefühl kann durch die Wahrnehmung erklärt werden, dass die Schaffung von Mensch-Tier-Chimären irgendwie tabu ist und dass einige Grenzen überschritten wurden.
„Als solche bedrohen diese Wesen unsere soziale Identität, unseren eindeutigen Status als Menschen“, schrieben die Autoren Jason Scott Robert und Francoise Baylis. Aber dann fragen sie weiter: „Was macht eine eindeutige Menschlichkeit aus?“
Die Erzeugung Mensch-Tier-Chimären verdeckt in gewissem Sinne die Linien, die die Identität von Arten definieren., Wenn zum Beispiel menschliche pluripotente Zellen in das Keimliniengewebe eines Tieres integriert werden konnten, ist es für die Chimäre möglich, menschliche Eier oder Spermien zu erzeugen. Und man kann sich sehr gut fragen, ob es die Möglichkeit gibt, die Fähigkeiten und Erfahrungen eines Tieres auf menschlicher Ebene zu verbessern, wenn sich menschliche Neuronen in Tiergehirne integrieren.,
Letztendlich fassten Robert und Baylis das inhärente Rätsel bei der Bewertung der Ethik der Erzeugung Mensch-Tier-Chimären wie folgt zusammen: „Wenn wir mit der Aussicht konfrontiert werden, nicht zu wissen, ob eine Kreatur vor uns menschlich ist und daher Anspruch auf alle Rechte hat, die normalerweise Menschen übertragen werden, sind wir als Volk verblüfft.“
Für einige Ethiker sind die Rechte von Mensch-Tier-Chimären an den Begriff „moralischer Status“ gebunden.,“
„Moralischer Status ist ein Konzept, das sich auf die moralische Bedeutung bezieht, die ein Individuum hat, unabhängig von den Sorgen oder Interessen anderer“, sagte Robert Streiffer, außerordentlicher Professor für Bioethik und Philosophie an der Universität von Wisconsin-Madison. „Einige Dinge haben keinen moralischen status. Ein Stuhl ist nur dann moralisch wichtig, wenn andere Menschen sich darum kümmern (weil er zum Beispiel ihr Eigentum ist). Aber andere Dinge haben moralischen Status. Eine Person oder ein Tier ist wichtig, auch wenn sich niemand um diese Person kümmert.,“
Streiffer stellte fest, dass der moralische Status einer Person die Art der Forschung bestimmt, für die sie verwendet werden kann. Im Falle von Menschen gibt es strenge Grenzen für die Art der Forschung, die an nicht-bewussten Personen durchgeführt werden kann. „Dies spiegelt die Ansicht der Gesellschaft wider, dass Menschen einen sehr hohen moralischen Status haben.“er sagte., „Im Gegensatz dazu ermöglichen die Vorschriften für die Forschung mit nichtmenschlichen Tieren die Erforschung nicht bewusster Individuen, die ihre grundlegendsten Interessen — ihr Interesse an der Vermeidung von Schmerz und Tod — opfern, in der Hoffnung, dass andere letztendlich davon profitieren können. Dies spiegelt die Ansicht der Gesellschaft wider, dass Tiere einen geringeren moralischen Status haben.“
Streiffer fuhr fort zu erklären, dass, obwohl die vielen verschiedenen Theorien den moralischen Status eines Individuums in verschiedenen Merkmalen begründen, diese letztendlich von den physischen Eigenschaften des Körpers eines Individuums bestimmt werden., Nach der „abgestuften Theorie“ des moralischen Status könnte der moralische Status dieses Individuums theoretisch verändert werden, wenn die physische Zusammensetzung des Individuums auf bestimmte Weise ausreichend verändert wird. Daher ist es möglich, mit einem Tier zu forschen, das einen schwächeren Schutz bietet, es aber letztendlich so verändert, dass es einen höheren moralischen Status erlangt.
„Im schlimmsten Fall könnte man sich eine Person vorstellen, die den gleichen moralischen Status wie Sie oder ich hat, aber weiterhin so behandelt wird, wie Tiere normalerweise in der Forschung behandelt werden“, sagte Streiffer zu Live Science., „Das wäre ungeheuerlich unethisch.“
Aktueller Politikstatus
Die aktuelle Bundespolitik in Form von NIH-Richtlinien und-Empfehlungen verschiedener wissenschaftlicher Organisationen berücksichtigt ethische Bedenken und jüngste Fortschritte in Forschung und Technologie.
Im September 2015 hat die NIH ein vorübergehendes Moratorium für die Finanzierung von Forschungsarbeiten verhängt, bei denen menschliche pluripotente Zellen vor dem Gastrulationsstadium der Embryonalentwicklung in nichtmenschliche Wirbeltiere eingeführt werden., Während der Gastrulation werden die drei Keimschichten oder drei Hauptgewebeschichten gebildet, aus denen letztendlich alle Zellen und Gewebe des Körpers hervorgehen. Wenn menschliche pluripotente Zellen frühzeitig in tierische Embryonen eingeführt werden, haben die menschlichen Zellen die Chance, sich vollständig durch den Organismus zu integrieren, sagt Carrie Wolinetz, Associate Director for Science Policy am NIH. „Sie haben weniger Kontrolle darüber, wohin sie gehen werden“, sagte sie.
Wolinetz stellte fest, dass sich die ethischen Bedenken hinsichtlich Mensch-Tier-Chimären im Laufe der Jahre nicht wirklich verändert haben., „Die Menschen sind wirklich besorgt über die Integration menschlicher Zellen in die Keimlinie und in das Gehirn“, sagte sie. Obwohl sie die Idee eines Tieres mit menschlicher Wahrnehmung als „Science-Fiction-Szenario“ charakterisierte, betonte Wolinetz die Notwendigkeit, sicherzustellen, dass die Integration menschlicher Zellen in ein tierisches Gehirn keine Veränderungen im Verhalten und der Wahrnehmung des Tieres verursacht, die sein Wohlergehen beeinträchtigen oder irgendeine Art von Stress verursachen.
Im August 2016 veröffentlichte das NIH nach Workshops und Diskussionen mit Forschern und Tierschutzexperten Änderungsvorschläge zu seinen aktuellen Richtlinien., Die oben beschriebenen ethischen Bedenken bildeten einen Großteil der Grundlage für diese Richtlinien. Das NIH schlug die Einrichtung eines Lenkungsausschusses vor, der die Aufsicht über Finanzierungsentscheidungen für bestimmte Arten von Forschung übernehmen sollte. Laut einem von Wolinetz verfassten Blogbeitrag geht es bei der ersten Art um Forschung, bei der “ menschliche pluripotente Zellen bis zum Ende des Gastrulationsstadiums in nichtmenschliche Wirbeltierembryonen eingeführt werden, mit Ausnahme von nichtmenschlichen Primaten, die erst nach dem Blastozystenstadium in Betracht gezogen würden.,“Die zweite betrifft Forschungsbereiche, in denen „menschliche Zellen in nichtmenschliche Säugetiere nach der Gastrilation (ohne Nagetiere) eingeführt werden, wo entweder ein wesentlicher Beitrag oder eine wesentliche funktionelle Modifikation des tierischen Gehirns durch die menschlichen Zellen geleistet werden könnte.“
Darüber hinaus schlug das NIH Änderungen an den aktuellen Richtlinien für menschliche Stammzellen vor.
Als Wolinetz über die vorgeschlagenen Änderungen sprach, sagte er Live Science, dass sie eine „Anerkennung dafür darstellen, dass die Wissenschaft über den Ausgangspunkt der Richtlinien hinausgegangen ist.“
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