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Laborlinien
Zelllinien, die aus abgetriebenem fötalem Gewebe gewonnen werden, sind in der Forschung und Medizin seit der Entwicklung des Zellstamms WI-38 in den 1960er Jahren, der am Wistar Institute in Philadelphia, Pennsylvania, gewonnen wurde, und des MRC-5, der aus einem Labor des Medical Research Council in London stammte, ziemlich alltäglich (siehe Nature 498, 422-426; 2013). Viren vermehren sich leicht in diesen Zellen, und sie werden zur Herstellung vieler weltweit wichtiger Impfstoffe verwendet, darunter solche gegen Masern, Röteln, Tollwut, Windpocken, Gürtelrose und Hepatitis A.

Schätzungsweise 5,8 Milliarden Menschen haben Impfstoffe erhalten, die mit diesen beiden Zelllinien hergestellt wurden, die zusammen mit anderen zu Standard-Laborinstrumenten bei Studien über Alterung und Medikamententoxizität geworden sind. (Die Forschung mit diesen Linien fällt nicht unter die US-Vorschriften für die Verwendung frischer fötaler Zellen und Gewebe und ist auch nicht in der NIH-Datenbank erfasst). In den letzten 25 Jahren wurden fötale Zelllinien für eine Reihe von medizinischen Fortschritten verwendet, darunter die Herstellung eines Blockbuster-Arzneimittels gegen Arthritis und therapeutische Proteine zur Bekämpfung von Mukoviszidose und Hämophilie.

Für Wissenschaftler sind fötale Zelllinien aus dem Handel jedoch nur von begrenztem Nutzen, da sie natives Gewebe nicht getreu nachahmen und nur eine Untergruppe von Zelltypen darstellen: WI-38 und MRC-5 zum Beispiel wurden aus fötalen Lungen gewonnen. Außerdem können die Linien nach ihrer Replikation in vitro im Laufe der Zeit Mutationen akkumulieren. Und um humanisierte Mäuse wie die von Su zu schaffen, sind ganze Teile fötaler Organe erforderlich, um eine ausreichende Anzahl von Stammzellen zu erhalten. Aus all diesen Gründen greifen Forscher auf frisches Gewebe zurück.

In den Vereinigten Staaten wird dieses in medizinischen Zentren und Kliniken gesammelt, die Abtreibungen durchführen, und zwar im Rahmen eines Flickenteppichs von Gesetzen und Vorschriften, die die Zustimmung, die Gewebeentnahme und die Übertragung regeln (siehe ‚Fötales Gewebe und das Gesetz‘). Nach US-amerikanischem Recht können die Kliniken „angemessene Zahlungen“ zum Ausgleich der Kosten für die Bereitstellung des Gewebes verlangen, aber es ist eine Straftat, daraus Profit zu schlagen. Die Organisation gab im Oktober bekannt, dass ihre Kliniken die Kosten von 45 bis 60 Dollar pro Probe für die Entnahme des Gewebes nicht mehr zurückfordern werden.

Von den Kliniken wird das fötale Gewebe dann oft an Zulieferer für die biologische Forschung weitergegeben, die als Zwischenhändler fungieren und das Gewebe verarbeiten, bevor sie es an Forscher verkaufen. Su zahlt 830 Dollar für jede Probe fötalen Lebergewebes, die seinem Labor von einem der meistgenutzten Lieferanten, Advanced Bioscience Resources in Alameda, Kalifornien, geliefert wird.

HIV und AIDS
Die Kategorie der Arbeit mit fötalem Gewebe, die die meisten NIH-Mittel erhält, ist die Untersuchung von HIV und AIDS: 64 der 164 NIH-Zuschüsse entfallen darauf. Forscher in diesem Bereich haben lange mit dem Mangel an effektiven Modellen für diese einzigartige menschliche Krankheit gekämpft. Die Standardmodelle, Makaken, sind teuer in der Zucht, werden mit SIV anstelle von HIV infiziert und haben Immunreaktionen, die sich von denen des Menschen unterscheiden. Die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit von fötalem Gewebe – und sein Reichtum als Quelle von Stammzellen – hat die Schaffung einer Reihe von Mäusen mit humanisiertem Immunsystem ermöglicht.

Hervorzuheben ist die BLT-Maus (Knochenmark-Leber-Thymus), die 2006 geschaffen wurde. Dieses Modell wird hergestellt, indem das Immunsystem des Tieres zerstört wird und dann chirurgisch Leber- und Thymusgewebefragmente von einem menschlichen Fötus in die Maus transplantiert werden. Das Immunsystem wird durch eine Knochenmarktransplantation mit blutbildenden Stammzellen aus der gleichen fötalen Leber weiter humanisiert. Das Tier ermöglicht beispielsweise die Untersuchung von Immunreaktionen, die für die Entwicklung eines wirksamen HIV-Impfstoffs entscheidend sind. Die Maus hat „die Erforschung der HIV-Pathogenese und neuartiger Ansätze zur Nutzung der antiviralen Immunität zur Kontrolle von HIV beschleunigt“, heißt es in einem kürzlich erschienenen Bericht mehrerer NIH-finanzierter Wissenschaftler, die die Maus verwenden.

Die Maus hat auch dazu beigetragen, zu zeigen, dass prophylaktische Medikamente eine vaginale HIV-Infektion verhindern können – eine Strategie, die sich jetzt in der späten Phase menschlicher Versuche befindet. Das Tier wird derzeit verwendet, um zu untersuchen, wie eine genitale Infektion mit dem Herpes-Simplex-Virus die Immunität der Vaginalschleimhaut verändert, wodurch HIV leichter infiziert werden kann. In ähnlicher Weise untersucht Su mit seiner humanisierten Maus die Mechanismen, durch die eine Hepatitis-C- und HIV-Koinfektion die Lebererkrankung beschleunigen kann.

Es gibt aber auch Nachteile: Die durchschnittliche Lebenserwartung der BLT-Maus ist mit nur etwa 8,5 Monaten relativ kurz, weil die Tiere dazu neigen, Thymuskarzinome zu entwickeln. Und das vermenschlichte Immunsystem wird nicht vererbt, so dass das Modell immer wieder neu geschaffen werden muss – was zu der ständigen Nachfrage nach fötalem Gewebe führt, die Abtreibungsgegner so sehr stört.

Menschliche Entwicklung
In einigen Forschungsbereichen könnte fötales Gewebe mit der Zeit durch andere Materialien und Methoden ersetzt werden: alternative, flexible Zelltypen, einschließlich menschlicher ES-Zellen und induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS), und Organoide, d.h. im Labor hergestellte Zellstrukturen, die dem Gewebe normaler Organe ähneln. Es gibt jedoch einen Bereich, in dem Wissenschaftler sagen, dass fötales Gewebe per definitionem benötigt wird: Studien über die frühe menschliche Entwicklung und warum sie manchmal schief läuft.

„Menschliches fötales Gewebe wird in einigen Forschungsbereichen wahrscheinlich nie ersetzt werden, insbesondere in Bezug auf die fötale Entwicklung“, sagt Wolinetz. Und die Anwendung solcher Arbeiten geht weit über das Verständnis von Entwicklungsstörungen wie angeborenen Herzfehlern oder anderen Missbildungen hinaus, sagt Neil Hanley, ein Endokrinologe an der Universität von Manchester, UK. Wir wissen heute, dass eine Vielzahl von Krankheiten und Störungen im Erwachsenenalter ihren Ursprung in der sehr frühen menschlichen Entwicklung haben“, sagt er, „Typ-2-Diabetes und Schizophrenie sind beides Beispiele dafür. „Und wenn man das Normale nicht versteht, kann man auch das Anormale nicht verstehen.“

Die 30 entwicklungsbiologischen Zuschüsse mit fötalem Gewebe, die 2014 von den NIH vergeben wurden, reichen von einer Studie zur Differenzierung von Myoblasten, den embryonalen Vorläufern von Muskelzellen, bis hin zu mehreren Untersuchungen zur Entwicklung des Urogenitaltrakts – Studien, die beispielsweise für die Hypospadie relevant sind, eine häufige Erkrankung, bei der sich die Harnröhre nicht schließt und die Unterseite des Penis unvollständig ausgebildet ist. Ein Projekt ist die Erstellung eines dreidimensionalen Atlasses der Genexpression in der Genitalhöhle, dem Vorläufer des Penis. Ein anderes Projekt untersucht die Genaktivität in Zellen, die den fötalen Darm auskleiden, um übermäßige Darmentzündungen bei Frühgeborenen zu erklären. Hanley sagt, dass solche Studien wichtig sind, vor allem, weil die Genregulation – die fein abgestimmte Symphonie, die steuert, wann und wo Gene aktiv sind – von Spezies zu Spezies sehr unterschiedlich sein kann, so dass die Ergebnisse bei anderen Tieren oft nicht auf den Menschen übertragbar sind.

Mehr als die Hälfte der 30 Zuschüsse sind für Studien zur Gehirnentwicklung bestimmt, und viele dieser Projekte suchen nach Fortschritten bei der Bekämpfung von Krankheiten wie Autismus, Schizophrenie und Alzheimer-Krankheit. Larry Goldstein, Neurobiologe an der University of California San Diego School of Medicine in La Jolla, verwendet Astrozyten genannte Zellen aus den Gehirnen abgetriebener Föten, um Neuronen zu nähren, die er aus iPS-Zellen gewonnen hat und die Mutationen aufweisen, die mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung gebracht werden. Man nimmt an, dass die Astrozyten Faktoren absondern, die die Neuronen in der Kultur gesund erhalten, und er nutzt das System, um die Pathogenese der Krankheit zu untersuchen und potenzielle Medikamente zu testen.

Goldstein hofft, die Astrozyten schließlich auch aus iPS-Zellen gewinnen zu können. Aber „die menschlichen fötalen Astrozyten, die wir derzeit erhalten, sind der Goldstandard, den wir verwenden und verwenden werden, um Astrozyten zu vergleichen, die wir durch Differenzierung herstellen“, sagt er. Er hat auch Neuronen aus abgetriebenen fötalen Gehirnen verwendet, um sie mit den aus iPS-Zellen hergestellten Neuronen zu vergleichen.4 „Solange fötales Gewebe verfügbar ist, ist dies eine sehr wertvolle Verwendung“, sagt er.

Weitere 23 der NIH-Stipendien, bei denen fötales Gewebe verwendet wird, betreffen die Augenentwicklung und -krankheiten. Die Schädigung des retinalen Pigmentepithels (RPE), einer einzelnen Zellschicht auf der Rückseite des Auges, spielt eine Schlüsselrolle bei einer Reihe von Augenkrankheiten, einschließlich der altersbedingten Makuladegeneration, der häufigsten Ursache für Erblindung bei Erwachsenen in den Industrieländern. In den 2000er Jahren gab es Fortschritte bei der Herstellung von Zellkulturen mit RPE, das aus den Augen von Föten entnommen wurde, so dass Wissenschaftler die Funktion dieser Zellen in einer Schale untersuchen konnten. Und obwohl einige Wissenschaftler Stammzellen zur Erzeugung von RPE einsetzen, verwenden sie, wie Goldstein, weiterhin fötales Gewebe als Maßstab für die normale Entwicklung und Funktion.

Goldstein erklärte sich bereit, mit Nature zu sprechen, weil „jemand verantwortungsvoll seine Meinung sagen muss“. Er betonte, dass er und seine Kollegen intensiv über die Ethik ihrer Arbeit nachdenken. „Wir sind nicht glücklich über die Art und Weise, wie das Material verfügbar wurde, aber wir wollen nicht, dass es verschwendet und einfach weggeworfen wird.“

Gelegentlich wird fötales Gewebe für klinische Arbeiten verwendet. Letztes Jahr hat ein Unternehmen namens Neuralstem in Germantown, Maryland, in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der University of California, San Diego, eine Studie gestartet, bei der Stammzellen aus fötalem Rückenmark zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen implantiert wurden. Im Mai starteten Forscher im Vereinigten Königreich und in Schweden eine Studie, in der dopaminerge Neuronen aus abgetriebenen Föten in die Gehirne von Parkinson-Patienten transplantiert werden (siehe Nature 510,195-196; 2014). Die Forschung mit fötalem Gewebe ist in Ländern, in denen Abtreibung stärker akzeptiert wird, weniger umstritten.

Unbehagliches Betrachten
Die Videos von Planned Parenthood lösten selbst bei einigen Befürwortern der Forschung mit fötalem Gewebe ein unbehagliches Gefühl aus. In einem Video beschreibt die Ärztin Deborah Nucatola, die leitende Direktorin der medizinischen Dienste der Gruppe, wie sie Föten oberhalb und unterhalb der wichtigsten Organe zerquetscht, um sie für die Forschung intakt zu erhalten. Sie beschrieb auch, wie sie einen Fötus in Steißlage bringt, um den Kopf zuletzt zu entbinden, wenn der Gebärmutterhals weiter geweitet ist, so dass das Gehirn erhalten bleibt.

Dies warf die Frage auf, ob Ärzte Abtreibungstechniken verändern, um Forschungsanfragen gerecht zu werden, und damit gegen ein weit verbreitetes Gebot der Forschungsethik verstoßen. Arthur Caplan, Bioethiker an der New York University School of Medicine, weist die Videos als „reine Politik“ zurück, aber einige der Aufnahmen „ließen meine Augenbraue hochziehen“, sagt er. „Man kann nicht einen anderen Ansatz für die Abtreibung verwenden, um etwas zu erhalten. Das geht einfach nicht.“

Die Sprecherin von Planned Parenthood, Amanda Harrington, sagt, dass der Organisation keine Fälle bekannt sind, in denen die Methode einer Abtreibung geändert wurde, um Organe zu erhalten. Sie fügt jedoch hinzu: „Wenn geringfügige Anpassungen, die sich nicht auf die Gesundheit und Sicherheit der Frau auswirken, vorgenommen werden, wenn die Frau den Wunsch geäußert hat, Gewebe zu spenden, ist das völlig angemessen, ethisch und legal. Die Gesundheit und Sicherheit der Frauen, sagt sie, „steht immer an erster Stelle“.

Viele Wissenschaftler fragen sich, welche Folgen die Kontroverse haben wird. Nach den Schießereien in Colorado zogen sich einige Republikaner im Kongress von früheren Versuchen zurück, Planned Parenthood zu streichen, und es wird erwartet, dass Präsident Obama sein Veto gegen ein entsprechendes Gesetz einlegen wird. Das bedeutet, dass der bleibende Schaden der Videos möglicherweise nicht dem Budget von Planned Parenthood, sondern der Wissenschaft zugefügt wird. Seit Juli wurden im US-Kongress vier Gesetzentwürfe eingebracht, die die Forschung kriminalisieren oder anderweitig einschränken würden, und in einem Dutzend Bundesstaaten haben Gesetzgeber ähnliche Bestrebungen gestartet. (Missouri, Arizona und North Dakota verbieten die Forschung bereits.)

Su spürte, wie das Klima für seine Forschung kälter wurde, als am 1. Oktober ein neues Gesetz in North Carolina unterzeichnet wurde, das den Verkauf von fötalem Gewebe in beliebiger Höhe innerhalb des Staates unter Strafe stellt. Su bezieht das von ihm verwendete Gewebe von außerhalb des Staates, aber die Botschaft hinter dem neuen Gesetz beunruhigt ihn. „Ich hoffe, dass diese aktuelle Kontroverse oder mögliche Eingriffe des Kongresses die biomedizinische Forschung nicht bremsen werden“, sagt er. „

Die Kontroverse „bringt die Forschung an fötalem Gewebe absolut in Gefahr“, sagt Caplan. „Es ist unwahrscheinlich, dass junge Wissenschaftler ein kontroverses Feld betreten, in dem die Finanzierung unsicher ist und physische Bedrohungen eine reale Möglichkeit darstellen.“

Caplan meint, dass sich Parallelen zu den Ereignissen in den frühen 2000er Jahren ergeben könnten, als die Verwendung menschlicher ES-Zellen in der US-Forschung politisch brisant wurde. Damals wurden strenge Bundesvorschriften für die NIH-Finanzierung der Forschung erlassen, aber einige Bundesstaaten, darunter Kalifornien und Massachusetts, reagierten darauf, indem sie trotzdem Geld in die Wissenschaft steckten.

„Um voranzukommen, muss die Forschung an fötalem Gewebe nicht überall finanziert oder erlaubt werden“, sagt Caplan. „Sie muss irgendwo erlaubt sein.“

Dieser Artikel wird mit Genehmigung wiedergegeben und wurde erstmals am 7. Dezember 2015 veröffentlicht.