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Interview mit Dr. Johanna Schanz

Die Förderung der tierversuchsfreien Forschung gehört zu den Kernthemen des Bundesverbandes Menschen für Tierrechte. So begrüßt der Bundesverband, dass innovative Wissenschaftler zur Abschaffung von Tierversuchen beitragen.

Am 26. Oktober 2009 erhielt Dr. Johanna Schanz vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik (IGB) für ihre Arbeit zur Entwicklung eines künstlichen Lebermodells für Medikamententests den 28. Tierschutz-Forschungspreis der Bundesregierung.

Der Bundesverband wollte mehr über ihre Arbeit erfahren und führte wenige Tage vor der Verleihung ein Gespräch.

Frau Dr. Schanz, wie fühlt man sich denn so als Tierschutz-Preisträgerin?

Es ist eine große Ehre für mich, ich wurde für Forschungsarbeiten im Rahmen meiner Doktorarbeit ausgezeichnet und damit ist es für mich eine wichtige Bestätigung, aber auch die Verpflichtung, auf dem Gebiet weiter zu arbeiten.

Können Sie kurz erläutern, was genau Sie entwickelt haben?

Wir haben ein Lebermodell mit Blutgefäßsystem entwickelt. Basis dafür ist ein Stück Schweinedarm, dessen Blutgefäßsystem mit »Anschlüssen« für den arteriellen Zufluss und den venösen Abfluss versehen wird. Dieses Teilstück des Darms wird von allen Zellen befreit und das zurückbleibende Bindegewebsgerüst anschließend mit menschlichen Zellen wieder besiedelt. Im ersten Schritt werden die Blutgefäßsystemstrukturen mit Gefäßwandzellen, also Endothelzellen, ausgekleidet, die auch im Körper die Blutgefäße auskleiden. Im zweiten Schritt wird das Darmrohr mit Leberzellen ausgekleidet. Im speziell dafür konzipierten Bioreaktorsystem pumpen wir dann ein Nährmedium durch die Blutgefäße. Durch eine integrierte Computersteuerung ist es dabei möglich, den normalen Blutdruck von 120 zu 80 mm/Hg zu simulieren. Die Leberzellen profitieren von der guten Versorgung und passen sich der Mikroumgebung an. Mit dem Modell konnten wir es möglich machen, Leberzellen wochenlang am Leben zu halten.

Welche Untersuchungen können mit Ihrem Modell durchgeführt werden?

Bisher haben wir ein sogenanntes »Proof of Concept« zeigen können, also eine Machbarkeitsstudie, in der die prinzipielle Durchführbarkeit gezeigt wurde. Derzeit sind wir dabei, verschiedene Medikamente dahingehend zu testen, welchen Einfluss sie auf die Funktion der Leberzellen haben. Aber man muss vielfältige Einflüsse mit berücksichtigen. Daher ist noch viel Validierungsarbeit zu leisten.

Welche Tierversuche können dadurch ersetzt werden?

Das ist noch nicht direkt abschätzbar. Bei Tierversuchen ist ja übrigens ein generelles Problem, dass Ergebnisse aus Tierversuchen nicht 1:1 auf den Menschen übertragen werden können. Zum Beispiel arbeiten die Leberenzyme der Ratte anders als die des Menschen. Bei ca. 30 Prozent der klinischen Studien treten Nebenwirkungen auf, die im Tierversuch nicht erkennbar waren. Es sind natürlich nur sehr, sehr selten so gravierende Nebenwirkungen, wie z. B. Todesfälle.

Wie viel an Medikament kann denn ein Modell verkraften?

Das hängt vom Medikament und der verabreichten Dosis ab. Theoretisch kann ich meinem Modell jeden Tag Medikament zusetzen und anschließend z. B. im Medium freigesetzte Leberenzyme messen. Anhand der Auswertung lässt sich dann festmachen, ob Leberschäden auftreten und wie gravierend sie sind. Im günstigen Fall bei guter Zellqualität lässt sich die Dosis dann sukzessive erhöhen.

Vor welchen Schwierigkeiten stehen Sie bei der Entwicklung des Modells?

Einige Untersuchungen stellen uns noch vor große Herausforderungen genauso wie die Frage, wie man das Modell miniaturisieren könnte. Wir arbeiten ja mittlerweile nicht mehr mit Schweine- sondern mit menschlichen Leberzellen. Das stellt uns u. a. vor logistische Probleme. Die Zellen müssen an der Charité in Berlin schnell isoliert und zu uns geschickt werden. Da die Zellen oft aus Biopsiematerial von kranken Spendern stammen, kann die Qualität der Zellen leicht variieren.

Aber Sie arbeiten noch mit Endothelzellen des Schweins…

Entschuldigung - da muss ich mich unklar ausgedrückt haben. Wir arbeiten mit Endothelzellen aus dem Menschen, die isolieren wir aus Hautbiopsien von plastischen Operationen oder Beschneidungen. Die Bindegewebskomponenten des Schweins ähneln jedoch sehr stark denen des Menschen, worauf wir den positiven Einfluss unserer Matrix, also des bindegewebigen Stützgerüsts, auf das Zellwachstum zurückführen. Aus Schweinedarm hergestellte Matrices wurden in der Medizin schon als Flicken für Blasen und Speiseröhren des Menschen genutzt.

Um Tierversuche zu verhindern, setzt man Gewebe vom Hausschwein ein. Welche Möglichkeiten gibt es noch?

Man kann abhängig von dem Biomaterial auch auf Schlachtabfälle zurückgreifen, es kommt auf die Fragestellung an. Jedoch wäre die künstliche Herstellung einer Biomatrix, auf der sich menschliche Leberzellen ansiedeln können, eine sehr interessante Sache. Wir hoffen, dass sich in den nächsten zwei bis zehn Jahren auf dem Gebiet sehr viel tut.

Bislang standen Pharmakologen den Tests mit isolierten Organen ja etwas kritisch gegenüber, da der gesamte Organismus berücksichtigt werden müsse. Was sagt denn die Pharmaindustrie zu Ihrer Entwicklung heute?

Im Fall der Leber ist die Testung direkt am Organ sehr interessant für die Pharmakologen, da durch Medikamente hervorgerufene Leberschädigungen der häufigste Grund sind, warum Produkte vom Markt genommen werden müssen. Hier ist es demnach sinnvoll, Medikamententests an einem menschlichen Lebermodell durchzuführen, um gezielt die Auswirkungen auf die Leber zu studieren.
Die Kosten spielen dabei weniger eine Rolle, denn auch Tierversuche sind sehr teuer. Außerdem sind im Ernstfall alle Investitionen in ein neues Mittel umsonst gewesen, wenn es in klinischen Tests zum vermehrten Auftreten zuvor unerkannter Nebenwirkungen kommt. Deshalb hat die Pharmaindustrie ein großes Interesse daran, neue Substanzen bereits sehr früh an aussagekräftigen menschlichen Modellen zu testen.

Wann ist damit zu rechnen, dass das Modell eingesetzt werden kann?

Es ist noch zu früh, hierzu etwas zu sagen. Es wird sich erst in den nächsten Jahren zeigen, für welche Fragestellungen das Modell in der präklinischen Phase bei Medikamententestungen geeignet ist. Auf jeden Fall ist es bis dahin schon ein sehr interessantes Grundlagenforschungsmodell.

Wir danken für das Gespräch, Frau Dr. Schanz.

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