Fluoreszierende Ferkel im Dienst der Wissenschaft

Erfolg für Transplantationsmedizin

Grüne Schweine – aber nicht aus dem Weltall, sondern den Labors der molekularen Tierzucht der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München – wurden jetzt in Oberschleißheim gesichtet. Professor Alexander Pfeifer vom Department für Pharmazie und Professor Eckhard Wolf vom Genzentrum der LMU gelang mit den fluoreszierenden Ferkeln die effiziente Einbringung fremder Erbsubstanz in das Erbgut höherer Säugetiere (EMBO reports, Bd.4, Nr.11, 2003). Die beiden Wissenschaftler und ihr Team nutzten als Vehikel für die fremde Erbsubstanz ein Virus, das in Säugerzellen eindringen kann. Als fremde Erbsubstanz wählten sie ein Gen, das für ein grün leuchtendes Protein (GFP) codiert – ein optimaler Marker im Gewebe. Bei der Mehrzahl der geborenen Ferkel lag das aktive GFP-Gen in allen Geweben vor und wurde sogar an die Nachkommen weitergegeben. Das ist ein Schritt weiter auf dem Weg zur gezielten Einbringung von Genen und damit verbundenen, erwünschten Eigenschaften in Farmtiere sowie der Verwendung tierischer Organe zur Transplantation beim Menschen. „Durch gezielte Übertragung von Erbmaterial könnten die Gewebe passend für den jeweiligen menschlichen Empfänger sowie insgesamt immunverträglicher gemacht werden“, so Wolf.

Dieser Durchbruch basiert auf einer interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen dem Department Pharmazie/Zentrum für Pharmaforschung und der Molekularen Tierzucht und Biotechnologie der Tierärztlichen Fakultät der LMU. Die Molekulare Tierzucht wurde auch erst kürzlich als führend auf dem Gebiet der Reproduktionsbiologie in Deutschland dargestellt. In einem Ranking in der Septemberausgabe des Laborjournal fanden sich gleich fünf LMU-Wissenschaftler unter den 40 „meist zitierten Köpfen“– darunter Institutsleiter Eckhard Wolf sogar auf Platz eins.

Artfremde Gene, also Abschnitte der Erbsubstanz DNA, konnten bislang nur wenig effizient in die Zellen höherer Säuger eingeschleust werden. Meist wird das Erbmaterial mittels Injektion in Embryonen eingebracht, was aber sehr aufwändig ist und nur eine geringe Erfolgsquote hat. Viren als Vehikel für die fremden Gene gelten als viel versprechendste Alternative. Sie verfügen über die Fähigkeit, in fremde Zellen einzudringen und bauen dort ihr eigenes Erbmaterial – ebenso wie die fremden Gene – in die DNA des infizierten Organismus ein. Diese Methode scheiterte bislang aber oft daran, dass das virale Erbmaterial von den Zellen stillgelegt wird und nicht mehr aktiviert werden kann. Am Zentrum für Pharmaforschung ist es der Arbeitsgruppe um Alexander Pfeifer gelungen, mittels modernster viraler Technologie dieses Problem zu umgehen.

Sie benutzen ein Lentivirus, mit dem sie die Schweine-Embryonen sehr früh infizieren, nämlich im Einzellstadium. Insgesamt wurden 46 Ferkel geboren. In 32 Tieren und damit 70 Prozent konnte das GFP-Gen nachgewiesen werden. In 30 Schweinen, also 94 Prozent dieser Gruppe, war das Gen auch aktiv. Tatsächlich leuchteten nicht nur alle Gewebe und auch die Keimzellen grün, sondern das Gen wurde sogar an die Nachkommen der Ferkel weitergegeben.

In einem weiteren Experiment testeten die Wissenschaftler, ob es möglich ist, Fremd-DNA nur in bestimmten Geweben des Schweins zu aktivieren. Dazu schleusten sie wieder das GFP-Gen in die Embryonen ein, setzten davor aber ein Stück menschliche DNA, das sonst für die Aktivierung eines Gens in bestimmten Hautzellen zuständig ist. Tatsächlich wurde das GFP-Gen wiederum in allen Geweben der Ferkel nachgewiesen, war aber nur in Hautzellen aktiv. „Der große Erfolg all dieser Versuche, vor allem bei den Schweinen, kommt auch für uns überraschend“, so Pfeifer. „Wir hoffen jetzt, dass die Methode auch bei einigen anderen Tierarten eingesetzt werden kann. Entsprechende Vorversuche bei Rinderembryonen etwa verliefen sehr viel versprechend.“

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Alexander Pfeifer,
Department für Pharmazie, Zentrum für Pharmaforschung
Tel.: + 49 89 2180 77654
Fax: + 49 89 2180 77326
E-Mail: alexander.pfeifer@cup.uni-muenchen.de

Prof. Dr. Eckhard Wolf,
Institut für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie
Tel.: + 49 89 2180 76800
Fax: + 49 89 2180 76849
E-Mail: ewolf@lmb.uni-muenchen.de