Primaten am DPZ

Rhesusaffen (Macaca mulatta) sind eine Primatenart aus der Gattung der Makaken innerhalb der Familie der Meerkatzenverwandten (Cercopithecidae). Rhesusaffen stammen aus Asien und sind nicht vom Aussterben bedroht. Am DPZ leben 568 Tiere (31.12.2023) zum größten Teil in Zuchtgruppen. Nur sehr wenige von ihnen wechseln pro Jahr in die Forschung. In zwei Forschungsbereichen des DPZ kommen Rhesusaffen zum Einsatz: Sie sind geeignete Tiermodelle für die Infektionsforschung und für die Neurowissenschaft.

Infektionsforschung

In der Sektion Infektionsforschung werden Rhesusaffen zum Beispiel für Untersuchungen über Viren wie HIV, das Influenza-Virus und das Ebola-Virus eingesetzt. 

Im Bereich der Infektionsforschung ist es notwendig, wenn alle Alternativmethoden zur Überprüfung einer Forschungsfrage ausgereizt sind, den jeweiligen Ansatz zur Erforschung eines Virus oder Bakteriums am Tier zu testen, in dem eine geringe Anzahl Rhesusaffen infiziert wird. Die Tiere sind jederzeit unter tierärztlicher Betreuung und müssen nicht länger mit der Krankheit leben, als unbedingt notwendig. In der Regel steht am Ende des Versuchs die Einschläferung der Versuchstiere.

Die Infektion von Rhesusaffen mit dem Affen-Immundefizienz-Virus SIV (engl.: simian immunodeficiency virus) stellt ein wichtiges Tiermodell für die HIV-Infektion des Menschen dar. Die beiden Viren weisen eine ähnliche Genomstruktur auf. Bei SIV-Infektionen von Rhesusaffen verlaufen wesentliche Aspekte der Krankheitsentstehung und des Krankheitsverlaufs analog mit der HIV-Infektion des Menschen. Erforscht werden sowohl Impfstoffe als auch Methoden der Prophylaxe, die vor der HIV-Infektion schützen sollen.

Auch für die Untersuchung des Influenza-Virus (Grippe) sind Rhesusaffen wichtige Modelle. Bevor die Infektionsbiologen des DPZ Untersuchungen mit Rhesusaffen vornehmen, leisten sie vorbereitende Arbeiten beispielsweise mit Hilfe von Zellkulturen. Dazu gehört zum Beispiel die Identifizierung von Wirtszellenzymen, die für die Vermehrung von Influenzaviren wichtig sind. Deren Bedeutung für die virale Ausbreitung und die Krankheitsentstehung muss anschließend beispielsweise mit Hilfe der Affen geklärt werden.

Ein weiteres Virus, das mit Hilfe von Rhesusaffen untersucht wird, ist Herpes. Seit dem Jahr 2011 haben Wissenschaftler des DPZ verschiedene Aspekte der Infektion bearbeitet.

Auch Bakterien, die Menschen krank machen können, erforschen Wissenschaftler des DPZ mit Hilfe von Rhesusaffen. Ein solches Bakterium ist Helicobacter pylori. Es löst verschiedene Darmkrankheiten beim Menschen aus, darunter Magengeschwüre und Magenkrebs.

Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) sind die zweite Primatenart, die für viele Bereiche der Forschung am DPZ als wichtiges Modell zum Einsatz kommt. Diese Art aus der Familie der Krallenaffen (Callithrichidae) stammt aus Südamerika und lebt dort vor allem im nordöstlichen Brasilien. Die Art ist sehr anpassungsfähig und nicht vom Aussterben bedroht. Am DPZ leben 494 Weißbüschelaffen in Zuchtgruppen (31.12.2023).

Stammzellbiologie

Die Stammzellbiologen des DPZ setzen Weißbüschelaffen für ihre Forschung über embryonale und induzierte pluripotente Stammzellen ein. In Beachtung des 3R-Prinzips haben die Wissenschaftler dieser Abteilung Methoden zur nicht- oder minimalinvasiven Gewinnung von Präimplantationsembryonen entwickelt. In der Regel bedeutet dass, das die Stammzellbiologen zur Gewinnung der Embryonen die Gebärmutter der Affen ausspülen, so dass die Tiere nicht operiert werden müssen. Die regenerative Medizin mit Stammzellen könnte die Behandlungsansätze für schwere Erkrankungen wie etwa den Herzinfarkt oder Diabetes grundsätzlich erneuern: Wissenschaftler arbeiten daran, dass erkrankte oder fehlerhaft funktionierende Körperzellen durch Stammzellen ("Alleskönnerzellen") ersetzt werden können, die sich dann zur jeweils benötigten, gesunden "Spezialistenzelle" weiterenwickeln.

Außerdem erforschen die Wissenschaftler der Forschungsplattform Degenerative Erkrankungen die methodischen und reproduktionsbiologischen Grundlagen zur genetischen Modifikation von Weißbüschelaffen. Die genetisch veränderten Tiere tragen ein sogenanntes GFP-Gen (von Grün fluoreszierendes Protein). Im Moment sind dies Machbarkeitsstudien zur Einbringung und Vererbbarkeit eines Transgens in Primaten. Ferner können mit den GFP-transgenen Tieren in Folgestudien auch Arbeiten zur Embryonalentwicklung der Weißbüschelaffen und zur Machbarkeit von neuen Therapieformen, die auf die „Reparatur“ krankheitsverursachender Veränderungen der Erbinformation (DNA) in Körperzellen abzielen, durchgeführt werden. Am DPZ gibt es 29 transgene Weißbüschelaffen (30.06.2020). Die Tiere, die ein GFP-Gen tragen, haben keine erkennbaren gesundheitlichen Beeinträchtigungen, sind fruchtbar und äußerlich nicht von den „normalen“ Tieren zu unterscheiden.

Infektionspathologie

In der Abteilung Infektionspathologie sind Weißbüschelaffen derzeit vor allem für zwei Forschungsfelder im Einsatz. Auf der einen Seite handelt es sich um Forschung zu Orthopockeninfektionen. Aus der Gattung der Orthopocken stammen diejenigen Viren, die die menschliche Pockenerkrankung auslösen. Zwar gelten diese seit Ende der 70er Jahre als ausgerottet, aber ein Überspringen anderer Pockenvarianten vom Tier auf den Menschen ist nicht auszuschließen. In der Abteilung Infektionspathologie laufen daher Infektionsversuche mit einer Variante eines Kuhpockenvirus "Calpox", das von Mitarbeitern der Abteilung vor kurzem neu entdeckt wurde. Die Wissenschaftler wollen herausfinden ob sie Impfstoffe gegen Orthopocken weiterentwickeln können.

Ein weiteres Forschungsthema, an dem Wissenschaftler des DPZ arbeiten, sind die Atemwegserkrankungen. COPD ( engl.: chronic obstructive pulmonary disease) und Asthma. Die Infektionspathologen haben während dieser Forschung herausgefunden, dass Weißbüschelaffen ein für die Untersuchung dieser menschlichen Erkrankungen geeignetes Modell sind. Weißbüschelaffen können also dazu eingesetzt werden, Biopharmaka zur Therapie von COPD und Asthma zu entwickeln. Dabei haben die Wissenschaftler stufenweise zunächst Alternativmethoden verwendet (in vitro Ergebnisse = aus dem Reagenzglas sowie ex vivo Studien = Studien mit Gewebeproben), bis der Einsatz der lebenden Weißbüschelaffen notwendig wurde. Durch dieses Verfahren können die Tierzahlen für Versuche deutlich reduziert werden, so dass dem 3R-Prinzip Rechnung getragen wird.

Mantelpaviane (Papio hamadryas) aus der Gattung der Paviane entstammen ebenfalls der Familie der Meerkatzenverwandten (Cercopithecidae). Sie leben im nordöstlichen Afrika sowie im Süden der arabischen Halbinsel und werden von der IUCN als gering gefährdete Art eingeschätzt. Am DPZ steht die Zuchtgruppe von 73 Pavianen (31.12.2023) hauptsächlich zur Verfügung, um den wissenschaftlichen Bedarf an diesen Tieren in Deutschland zu decken. An Pavianen werden Immunreaktionen bei Organtransplantationen untersucht. Das DPZ ist seit 2012 an dem DFG-gefördertem Verbundprojekt SFB Transregio 127 beteiligt, das sich der Forschung zur Xenotransplantation widmet. Unter Xenotransplantation versteht man die Verpflanzung von Zellen, Geweben oder Organen zwischen entwicklungsgeschichtlich weiter entfernten Arten, sowohl von Tier zu Tier als auch von Tier zu Mensch. Das DPZ arbeitet dabei eng mit dem Universitätsklinikum in München zusammen, wo vor allem Herz- und Herzgewebetransplantationen sowie Verpflanzungen der Insulin-produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse vom Schwein erforscht werden. Schweineorgane und –gewebe sind gut geeignet, um menschliche Organe und Gewebe zu ersetzen, da sie sich anatomisch und physiologisch sehr ähnlich sind. Um zu überprüfen, ob die Organübertragungen sicher und effektiv sind, sind Versuche mit Pavianen notwendig. Das DPZ stellt die Empfängertiere für die schwierigen Transplantationen zur Verfügung und hilft auch, technisch einfachere Eingriffe mit Geweben – zum Beispiel den Insulin-produzierenden Bauchspeicheldrüsenzellen – durchzuführen. Auch die Nachsorge der Tiere nach der OP, die nicht einfach ist, findet im DPZ statt.

Generell werden Paviane auch als Modellorganismus verwendet, um die neurophysiologischen Grundlagen für die Entstehung von Epilepsie und Schizophrenie zu erforschen. Außerdem werden Therapien für Herz-Kreislauferkrankungen mit Hilfe dieses Tiermodells entwickelt. Solche Forschungsprojekte werden jedoch nicht am DPZ durchgeführt.