Transgene Tiere: Wie Gentechnik bei Tieren funktioniert

Vertiefung zum ThemaGentechnik

Eine Maus, die ein menschliches Krankheitsgen trägt. Ein Kaninchen, dessen Milch ein Arzneimittel enthält. Ein Schwein, dessen Herz ein Mensch bekommen könnte: Transgene Tiere klingen nach Zukunft, gehören in der Forschung aber seit über vierzig Jahren zum Alltag.

Was ist ein transgenes Tier?

Ein Tier heißt transgen, wenn fremde oder künstlich veränderte DNA dauerhaft in sein Erbgut eingebaut ist. Entscheidend ist der Zeitpunkt: Wird eine Körperzelle eines erwachsenen Tieres verändert, bleibt das auf diese Zellen beschränkt. Soll jede Zelle die Veränderung tragen und sollen die Nachkommen sie erben, muss der Eingriff vor oder kurz nach der Befruchtung geschehen – also in der Keimbahn.

Streng genommen ist nicht jedes gentechnisch veränderte Tier transgen. Schaltet die Genschere nur ein vorhandenes Gen aus, ohne fremde DNA einzubauen, spricht man eher von einem Knockout oder von Genome Editing. Rechtlich gelten beide in der EU bislang als gentechnisch veränderte Organismen. Wie diese Werkzeuge im Einzelnen arbeiten, steht auf der Seite Gentechnik im Überblick.

Wie kommt das Gen ins Tier?

Mikroinjektion. Mit einer haarfeinen Glaskanüle werden viele Kopien eines DNA-Stücks in einen Vorkern einer frisch befruchteten Eizelle gespritzt. Ein Teil davon baut sich an einer zufälligen Stelle ins Erbgut ein. Das Verfahren ist seit 1982 bekannt: Damals entstanden Mäuse, die ein zusätzliches Wachstumshormon-Gen der Ratte trugen und deutlich größer wurden als ihre Geschwister. Nachteil: Wo das Gen landet, lässt sich nicht steuern, und nur wenige Embryonen übernehmen es überhaupt.

Der Umweg über Stammzellen. Bei Mäusen lassen sich embryonale Stammzellen in der Kulturschale verändern und vor dem Einsatz genau prüfen. Die passenden Zellen werden in einen frühen Embryo gesetzt. Es entsteht zunächst ein Mischtier aus veränderten und unveränderten Zellen; erst dessen Nachkommen tragen die Veränderung in allen Zellen. So entstand die Knockout-Maus, bei der ein einzelnes Gen gezielt stillgelegt ist. Für diese Technik erhielten Mario Capecchi, Martin Evans und Oliver Smithies 2007 den Medizin-Nobelpreis. Bis dahin war bereits etwa die Hälfte aller Mausgene auf diesem Weg ausgeschaltet worden.

Genschere im Embryo. Heute werden Cas9 und die Guide-RNA meist direkt in die befruchtete Eizelle gebracht. Das geht schneller, trifft eine gewünschte Stelle und funktioniert auch bei Arten, für die es keine brauchbaren Stammzellkulturen gibt. Der Haken: Schneidet die Schere erst nach der ersten Zellteilung, tragen nicht alle Zellen dieselbe Veränderung – das Tier ist ein Mosaik.

Eine vierte Möglichkeit kombiniert Gentechnik und Klonen: Man verändert Zellen in der Kulturschale, prüft sie und erzeugt daraus per Zellkerntransfer ein Tier mit genau dieser Veränderung. So entstand 1997 das Schaf Polly, das ein menschliches Gen für einen Blutgerinnungsfaktor trug. Bei großen Nutztieren ist dieser Weg bis heute üblich.

Wofür werden transgene Tiere genutzt?

Forschung. Das ist mit Abstand das größte Einsatzfeld. Schaltet man ein Gen aus und beobachtet, was dann fehlt, erfährt man, wofür es zuständig ist. Mehr als fünfhundert Mauslinien dienen als Modelle für menschliche Krankheiten, von Diabetes bis zu neurodegenerativen Erkrankungen.

Arzneimittel aus Tiermilch. Baut man ein menschliches Gen zusammen mit einem Schalter ein, der nur in der Milchdrüse aktiv ist, geben die Tiere das Protein mit der Milch ab. In der EU wurde 2006 mit ATryn das erste solche Medikament zugelassen: ein Gerinnungshemmer aus der Milch transgener Ziegen. Der Hersteller nahm es 2018 aus kommerziellen Gründen vom Markt. Noch zugelassen ist Ruconest (seit 2010), ein Wirkstoff gegen eine erbliche Schwellungskrankheit, der aus der Milch transgener Kaninchen gewonnen wird. Die meisten gentechnisch hergestellten Arzneimittel stammen allerdings nicht von Tieren, sondern aus Zellkulturen und Bakterien – Beispiele dafür sammelt die Seite Gentechnik im Alltag.

Lebensmittel. 2015 ließ die US-Behörde FDA den AquAdvantage-Lachs zu – einen Atlantischen Lachs mit einem Wachstumshormon-Gen des Königslachses und einem Schalter aus einem anderen Fisch, wodurch er schneller sein Schlachtgewicht erreicht. Erlaubt war die Zucht nur in geschlossenen Anlagen an Land, mit ausschließlich weiblichen, unfruchtbaren Tieren. In den USA kam er 2021 in den Verkauf. Wirtschaftlich erfolgreich war er nicht: Die Herstellerfirma stellte die Produktion Ende 2024 ein und verkaufte ihre Anlagen. In der EU ist kein gentechnisch verändertes Tier als Lebensmittel zugelassen.

Medizin und Xenotransplantation. 2020 ließ die FDA das GalSafe-Schwein zu, dem ein Zuckermolekül auf der Zelloberfläche fehlt, auf das manche Menschen allergisch reagieren. Dieselbe Veränderung ist für Organübertragungen vom Tier auf den Menschen wichtig, weil das Immunsystem sonst sofort reagiert. 2022 erhielt ein schwer herzkranker Patient in den USA erstmals das Herz eines Schweins mit zehn gentechnischen Veränderungen. Er lebte damit zwei Monate. Die Forschung dazu läuft weiter, von einer Routinebehandlung ist sie weit entfernt.

Grenzen, Tierwohl und offene Fragen

Die Verfahren sind aufwendig und wenig effizient. Für ein einziges Tier mit der gewünschten Veränderung braucht es viele behandelte Eizellen, viele Embryonen und Tiere, die sie austragen. Hinzu kommt, dass die Veränderung selbst Folgen haben kann, die niemand geplant hat – etwa wenn ein zufällig eingebautes Gen mitten in einem anderen landet.

• Tierwohl: Viele Eingriffe, hormonelle Behandlungen, Tiere ohne die gewünschte Veränderung. Krankheitsmodelle sind zudem oft genau deshalb nützlich, weil die Tiere erkranken.
• Ökologie: Entkommene Tiere könnten sich mit wilden Verwandten paaren. Deshalb die strengen Auflagen beim AquAdvantage-Lachs: Haltung an Land, nur unfruchtbare Weibchen.
• Übertragbarkeit: Eine Maus ist kein Mensch. Ergebnisse aus Tiermodellen lassen sich nicht ungeprüft übertragen.
• Akzeptanz: Gentechnik an Tieren wird deutlich kritischer gesehen als an Mikroorganismen. Die Argumente dazu findest du unter Gentechnik bei Tieren: Pro und Contra.

In Deutschland brauchen Tierversuche mit gentechnisch veränderten Tieren eine behördliche Genehmigung; auch die Zucht und Haltung solcher Linien ist meldepflichtig. Für Eingriffe in die menschliche Keimbahn gilt dagegen ein striktes Verbot.

Fachbegriffe

transgen

Mit fremder oder künstlich veränderter DNA im Erbgut, in allen Zellen und vererbbar.

Mikroinjektion

Einspritzen von DNA in den Vorkern einer frisch befruchteten Eizelle.

Vorkern

Kern der Ei- oder Samenzelle in der befruchteten Eizelle, bevor beide verschmelzen.

Knockout

Gezielte Stilllegung eines bestimmten Gens.

Promotor

Steuersequenz vor einem Gen; bestimmt, wann und in welchem Gewebe es abgelesen wird.

Mosaik

Lebewesen aus Zellen mit unterschiedlichem Erbgut.

Xenotransplantation

Übertragung von Organen oder Geweben zwischen verschiedenen Arten.

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