Tierschutzpreis für Alternativmethode zum Tierversuch

Das Nervengift Botulinumtoxin wird jährlich an tausenden Mäusen getestet. Forscherinnen des Paul-Ehrlich-Instituts haben eine neue Methode entwickelt, die diese Tierversuche ersetzen kann. Dafür erhalten sie den Ursula M. Händel-Tierschutzpreis.

Die Preisträgerinnen (v.l.n.r.): Jolanta Klimek, Emina Wild, Ursula Bonifas, Birgit Kegel, Beate Krämer und Heike Behrensdorf-Nicol. © Paul-Ehrlich-Institut

Die meisten kennen es unter dem Namen „Botox“. Doch das Nervengift Botulinumtoxin wird nicht nur gegen Falten, sondern auch zur Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Schiefhals, Krämpfen oder Migräne eingesetzt. Das europaweite Tierversuchsverbot für Kosmetika greift daher hier nicht. In der richtigen Dosierung hat Botulinumtoxin eine entspannende Wirkung auf den Muskel. Es wird aus Bakterien gewonnen und zählt zu den giftigsten Substanzen der Erde. Wenige Gramm würden ausreichen, um mehrere Millionen Menschen zu töten. Wegen der extremen Toxizität schreibt das Europäische Arzneibuch vor, dass jede neu hergestellte Charge vor der Anwendung getestet werden muss. Das geschieht in der Regel im Tierversuch. Schätzungen zufolge wird das Gift weltweit jedes Jahr an mindestens 600.000 Mäusen getestet, alleine in Deutschland waren es laut der Datenbank AnimalTestInfo im Jahr 2014 rund 150.000 Tiere.

Für jeden dieser Chargen-Tests werden etwa 100 Mäuse verwendet, denen je nach Versuchsgruppe unterschiedlich stark verdünntes Botulinumtoxin gespritzt wird. Dabei wird der sogenannte LD50-Wert ermittelt. Dieser entspricht der Toxindosis, die ausreicht, um die Hälfte der Versuchstiere zu töten. „Für die Mäuse sind diese Tests sehr belastend, da sie Muskellähmungen, Sehstörungen und Atemlähmung hervorrufen können“, sagt Beate Krämer vom Paul-Ehrlich-Institut, dem Bundesinstitut für Impfstoffe und biomedizinische Arzneimittel in Langen.

Tierschutz in der Forschung stärken

Die Biologin hat gemeinsam mit fünf Kolleginnen eine neue Testmethode entwickelt, die diese Tierversuche künftig überflüssig machen könnte. Für ihre Arbeit erhalten die Forscherinnen am 28. September 2016 den Ursula M.Händel-Tierschutzpreis. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft ehrt damit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die den Tierschutz in der Forschung verbessern. Das Bundesforschungsministerium unterstützt das Projekt des Paul-Ehrlich-Instituts seit 2013 im Rahmen der Fördermaßnahme „Alternativmethoden zum Tierversuch“.

„Botulinumtoxin hemmt die Erregungsübertragung der Nerven zum Muskel“, erklärt Birgit Kegel vom Projektteam. „Um seine Wirksamkeit zu entfalten, bindet das Gift an Rezeptoren auf den Nervenzellen. Anschließend wird es in die Zelle aufgenommen und sorgt dort durch die Spaltung eines speziellen Eiweißmoleküls dafür, dass die Neurotransmitter der Zellen nicht mehr ausgeschüttet werden können und es somit zur Muskellähmung kommt.“ Diesen Wirkmechanismus haben die Wissenschaftlerinnen nachgebildet, indem sie spezielle Testplatten mit den Rezeptoren der Nervenzellen beschichtet haben. Das Botulinumtoxin bindet an diese Rezeptoren und kann anschließend in einem zweiten Schritt auf seine einweiß-spaltende Funktion getestet werden. Somit lässt sich die Wirkstärke der jeweiligen Botulinumtoxin-Charge ermitteln. „Mit unserer Methode lassen sich bereits sehr geringe Toxinkonzentrationen nachweisen“, so Kegel. „Die Empfindlichkeit der Alternativmethode ist mit der Nachweisgrenze des Tierversuchs vergleichbar.“

Ein Test für alle Produkte auf dem Markt

Tierversuchsfreie Testverfahren für Botulinumtoxin haben auch zwei Hersteller, Allergan und Merz, inzwischen entwickelt. „Die bisher zugelassenen Alternativtests sind allerdings produktspezifisch und nicht auf andere Produkte übertragbar“, sagt Krämer. „Zudem sind sie patentrechtlich geschützt und somit für andere potentielle Anwender nicht frei verfügbar.“ Um einen Ersatz der Tierversuche zum Test von Botulinumtoxin zu erreichen, ist jedoch eine für alle Produkte geeignete und frei verfügbare Methode notwendig. Die Forscherinnen des Paul-Ehrlich-Instituts haben bei der Entwicklung von Anfang an darauf Wert gelegt, dass ihre Methode für alle zugelassenen Produkte anwendbar ist. Zudem verzichtet das Institut bewusst auf eine Patentierung, damit die Methode für alle Anwender frei zugänglich ist.

Das Preisgeld von 100.000 Euro wollen die Forscherinnen für eine internationale Ringstudie nutzen. Wenn die Methode sich in Labors weltweit bewährt, können sie einen Antrag bei der Europäischen Arzneibuchkommission stellen. Diese entscheidet darüber, ob der Test in das Europäische Arzneibuch aufgenommen wird. Die größte Hoffnung der Wissenschaftlerinnen: Den Tierversuch komplett überflüssig zu machen.