Laut einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie erzeugten Forscher induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) und zerebrale Organoide aus dem letzten männlichen malaysischen Sumatra-Nashorn iWissenschaft am 20. Oktober. Wie die Autoren feststellten, könnten die Organoide zum Wissen über den evolutionären Fortschritt der Gehirnentwicklung bei Säugetieren beitragen und helfen, die alte Geschichte der Nashornfamilie zu enträtseln.
„Nach unserem besten Wissen wurden zerebrale Organoide bisher nur aus pluripotenten Stammzellen von Mäusen, Menschen und nichtmenschlichen Primaten gewonnen“, sagt Studienleiter Sebastian Diecke vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin im Helmholtz-Zentrum Verein (MDC). „Wir waren begeistert, die Bildung von Mini-Gehirnen aus Sumatra-Nashorn-iPSCs auf scheinbar vergleichbare Weise zu beobachten, wie sie für menschliche Organoide beschrieben wurde.“
Das sechste Massensterben schreitet mit beispielloser Geschwindigkeit voran. Die fünf noch existierenden Nashornarten sind besonders von Wilderei sowie der Zerstörung und Fragmentierung von Lebensräumen betroffen. Das Sumatra-Nashorn, auch als haariges oder asiatisches Zweihornnashorn bekannt, ist die kleinste und älteste der noch existierenden Nashornarten. Er spielt eine Schlüsselrolle bei der Gestaltung von Wäldern und der Verbreitung der Samen von mindestens 79 verschiedenen Pflanzenarten.
Auf der Erde leben weniger als 80 Sumatra-Nashörner. Einst bewohnten sie ein zusammenhängendes, riesiges Gebiet in Ost- und Südostasien. Aber jetzt sind nur noch kleine, fragmentierte Populationen über Sumatra und das indonesische Borneo verstreut. Lebensraumverlust und eingeschränkte Brutmöglichkeiten sind die größten Bedrohungen für die Art und führen zu einem kontinuierlichen Bestandsrückgang.
Um die Erosion der genetischen Vielfalt zu stoppen, ist die Wiedereinführung von genetischem Material unabdingbar. Da die Vermehrungsrate der Zucht in Gefangenschaft zu gering ist, müssen innovative Technologien entwickelt werden. iPSCs sind ein mächtiges Werkzeug zur Bekämpfung des Artensterbens. Sie bringen jede Zelle im Körper hervor, einschließlich Gameten, und bieten einen einzigartigen Ansatz, um genetisches Material über die Zeit zu erhalten. Über die Anwendung in innovativen Erhaltungsstrategien hinaus ermöglichen iPSCs von gefährdeten Arten die Erforschung artspezifischer Entwicklungsprozesse.
In der neuen Studie erzeugten Diecke und seine Mitarbeiter iPSCs des letzten männlichen malaysischen Sumatra-Nashorns, Kertam, das 2019 starb, und charakterisierten sie umfassend. Aus den iPSCs entstanden Zellen der drei Keimblätter. „Wir haben seine genetischen Informationen konserviert und eine Möglichkeit geschaffen, in Zukunft lebensfähige Spermien für Zuchtzwecke zu produzieren“, sagt Erstautorin Vera Zywitza vom MDC. „Da die Samenqualität von Sumatra-Nashörnern direkt nach der Entnahme schlecht ist und noch schlechter nach Kryokonservierung und Auftauen, in-vitro-generierten Spermien bieten eine großartige Alternative für die assistierte Zucht von Sumatra-Nashörnern im Allgemeinen.“
Darüber hinaus unterstreichen die zerebralen Organoide die Fähigkeit von iPSCs, komplexe 3D-Strukturen zu erzeugen, und stellen eine vielversprechende Anwendung für die Untersuchung des evolutionären Fortschritts der Gehirnentwicklung über Arten hinweg dar. Die Organoide entwickelten sich selbstorganisiert und exprimierten alle getesteten neuralen Marker. Zusammengenommen stellt diese Arbeit den ersten Schritt zur Bekämpfung des Aussterbens des Sumatra-Nashorns unter Verwendung von Stammzellen-assoziierten Techniken dar.
„Wir hoffen, dass das breite Publikum einen Einblick in das große Potenzial von iPSCs und die Vielfalt ihrer Anwendungen erhält“, sagt Diecke. „Wir wollen auch das Bewusstsein für das anhaltende sechste Massensterben schärfen, das durch menschliche Aktivitäten verursacht wird, und für die großen Anstrengungen, die unternommen werden müssen, um eine einzige Art zu retten.“
Mehr Informationen:
Vera Zywitza et al, Induzierte pluripotente Stammzellen und zerebrale Organoide aus dem vom Aussterben bedrohten Sumatra-Nashorn, iWissenschaft (2022). DOI: 10.1016/j.isci.2022.105414