Rettung des Breitmaulnashorns

BioRescue: Reproduktions- und Stammzelltechnologie für den Artenschutz

Das Forschungsprojekt BioRescue zur Rettung des akut vom Aussterben bedrohten Nördlichen Breitmaulnashorns ist soeben gestartet. Durch Einsatz von Reproduktions- und Stammzelltechnologien soll der Fortbestand dieser Schlüsselart gesichert werden. 

Najin und Fatu, die letzten Individuen ihrer Art, im Ol Pejeta Conservancy in Kenia. © Jan Stejskal

Das internationale Wissenschaftskonsortium unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) und mit maßgeblicher Beteiligung des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC) wird dafür mit rund 4 Mio. Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als Teil der BMBF-Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt gefördert.

Mit dem erfolgreichen Transfer eines Embryos in die Gebärmutter eines Südlichen Breitmaulnashorns hat das Forscherteam Ende Mai 2019 bereits einen wichtigen Meilenstein erreicht. Die ethischen und gesellschaftlichen Fragen, die sich aus BioRescue ergeben, werden von den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in einem Begleitforschungsprojekt adressiert.

Zwei Ansätze zur Rettung

Im ersten Forschungsansatz werden den beiden verbliebenen Nashornkühen Eizellen entnommen, um sie außerhalb des Körpers mit einem Spermium zu vereinen. Das Sperma von bereits verstorbenen Nördlichen Breitmaulnashörnern lagert bei minus 196 Grad Celsius im flüssigen Stickstoff am Leibniz-IZW. Der durch die Reagenzglas-Befruchtung gewonnene Embryo wird dann via Embryotransfer in die Gebärmutter eines Südlichen Breitmaulnashorns eingesetzt und von der Leihmutter ausgetragen. Najin und Fatu sind nicht mehr in der Lage, selbst Nachkommen auszutragen. Dieser Embryotransfer ist Neuland für die assistierte Reproduktion und wurde vorher noch nie durchgeführt. Daher werden die neuartigen Verfahren im Vorfeld mit dem Transfer von Südlichen Breitmaulnashorn-Embryos getestet. Wenn alles reibungslos funktioniert, sollen Embryos der nördlichen Art eingesetzt werden.

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Im Rahmen von BioRescue haben Prof. Thomas Hildebrandt und sein Team am 27. Mai 2019 bereits einen Meilenstein erreicht. Es gelang ihnen, erstmals einen Embryo in die Gebärmutter eines Südlichen Breitmaulnashorns zu transferieren. Aufgrund der Größe der embryonalen Struktur gehen die Wissenschaftler aber davon aus, dass der Embryo sich trotz seines erfolgreichen Wachstums nicht in der Gebärmutterschleimhaut einnisten konnte. Das Empfängertier wird demnächst noch einmal untersucht, da es sich bisher nur um eine Momentaufnahme handelt und eine abschließende Klärung notwendig ist. In naher Zukunft werden weitere Embryotransfers durchgeführt, damit das Team für den Einsatz an den Nördlichen Breitmaulnashörnern optimal vorbereitet ist.

Keimzellen aus pluripotenten Stammzellen

Im zweiten Ansatz arbeitet das Leibniz-IZW-Team mit renommierten Stammzellexperten zusammen: Prof. Katsuhiko Hayashi (Kyushu University, Japan), Dr. Sebastian Diecke (Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin), Dr. Micha Drukker (Helmholtz Zentrum München) Prof. Cesare Galli (AVANTEA) und Prof. Vasil Galat (Reproductive Genetics Institute, USA). Ziel ist es, Hautzellen in pluripotente Stammzellen umzuwandeln und anschließend gezielt in Vorläuferzellen der Keimbahn (primordial germ cells, PGC) reifen zu lassen.

In einer Probestudie konnte das Team um Dr. Drukker bereits Hautzellen in pluripotente Zellen umwandeln, das soll in Zukunft noch verbessert werden. Im Labor von Dr. Diecke wurden die Zellen eingehend charakterisiert und in verschiedene andere Gewebearten – wie zum Beispiel Herzmuskelzellen – gereift. „Diese Voruntersuchungen sind essenziell, um in weiteren Schritten aus den pluripotenten Stammzellen Keimzellen – Spermien und Eizellen – gewinnen zu können“, sagt Dr. Diecke. Am Ende soll eine sich selbst erhaltende, genetisch gesunde Population des Nördlichen Breitmaulnashorns stehen, die in der Wildnis überleben kann. Durch die geringe Anzahl verfügbarer Eizellen und Spermien ist der Stammzellen-Ansatz wichtig, um die genetische Variabilität der Population zu erhöhen.

Artenvielfalt als Lebensgrundlage

Dr. Michael Meister, Parlamentarischer Staatssekretär bei der Bundesministerin für Bildung und Forschung, sagte zum Start des Projektes: „Die Artenvielfalt ist unsere Lebensgrundlage. Deshalb hat das BMBF die Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt ins Leben gerufen. Wir fördern darin schwerpunktmäßig Vorsorgeforschung, um die biologische Vielfalt zu bewahren. Parallel dazu ermöglichen wir auch Sofortmaßnahmen zum Schutz bedrohter Arten wie das ambitionierte Projekt BioRescue. Durch die eindrucksvolle Kombination verschiedener Forschungsansätze und das hohe Engagement der Beteiligten besteht die Chance und Hoffnung, das Nördliche Breitmaulnashorn und andere hochgefährdete Arten zu erhalten.“

„Das Forschungsprojekt BioRescue kann eine wichtige Rolle für den Erhalt der Artenvielfalt spielen, weil es Techniken und Verfahren für den Artenschutz maßgeblich weiterentwickelt“, sagt Projektleiter Prof. Thomas Hildebrandt vom Leibniz-IZW. Das internationale Expertenteam aus Deutschland, Italien, der Tschechischen Republik, Japan und den USA entwickelt gemeinsam Methoden und Techniken der Reproduktions- und Stammzellforschung weiter. Diese kommen erstmals zur Rettung einer bedrohten Tierart zum Einsatz.

„Das Projekt BioRescue steht exemplarisch für die exzellente und relevante Forschung der Leibniz-Gemeinschaft. Ein interdisziplinäres und internationales Forscherteam überführt seine Erkenntnisse und Methoden direkt in die Anwendung und hilft so dabei, eine wertvolle Schlüsselart wie das Nördliche Breitmaulnashorn vor dem Aussterben zu bewahren“, sagt Prof. Matthias Kleiner, Präsident der Leibniz-Gemeinschaft.

Die Lage für das Nördliche Breitmaulnashorn ist dabei besonders kritisch: Nach dem Tod des letzten Bullen, Sudan, im März 2018 verblieben lediglich zwei weibliche Tiere, Najin und Fatu. Sie leben im Schutzreservat Ol Pejeta in Kenia.

Quelle: MDC

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