Säugetiere haben viele Tausend Gene. Was die einzelnen Erbanlagen aber tun und welche Krankheiten aus defekten Genen entstehen, wissen Forscher vielfach erst dank der Arbeit der diesjährigen Nobelpreisträger für Medizin. Mit ihrer Technik lässt sich bei Mäusen im Prinzip jedes gewünschte Gen gezielt ausschalten. Weil sie die medizinische Forschung damit entscheidend vorangebracht haben, erhalten Mario Capecchi, Oliver Smithies und Martin Evans die mit 1,1 Millionen Euro dotierte Auszeichnung.
Mit ihrer Methode werden Tiere konstruiert, die ähnliche Gendefekte haben wie der Mensch. An diesen Tiermodellen - inzwischen rund 500 - lässt sich stellvertretend für den Patienten nach neuen Therapien forschen. Inzwischen gibt es mehr als 10 000 Knockout-Mäusestämme. Damit lernen Wissenschaftler, welche Erbanlagen die Entwicklung der Organismen steuern, wie sich Zellen miteinander unterhalten, wie das Nervensystem wächst oder wie Krebs entsteht. „Sie haben eine echte Revolution in der medizinischen Forschung begründet“, betonte Jury-Präsidentin Erna Möller.
Das Prinzip ist einfach: Wer wissen will, was ein Gen in der Maus tut, muss es zerstören. Die Folgen dieses Ausfalls zeigen, welche Aufgabe die betreffende Erbanlage im gesunden Tier hat. Dies lässt sich mit der Arbeit eines Mechanikers vergleichen, der aus einem unbekannten Uhrwerk ein Zahnrad entfernt und dann prüft, welche Zeiger verkehrt laufen. Die Preisträger haben in den 80er Jahren einen Weg gefunden, einzelne „Zahnräder“ aus der Maus zu entfernen. Dafür wird ein kleines, trickreich verändertes Stück der Erbsubstanz DNA in die Zellen geschleust, das gezielt eines von tausenden Genen ersetzt. „Es ist magisch, was ihr kleines, künstliches Erbgutstück vollbringt“, sagt Möller. „Knockout-Mäuse sind das Mittel der Wahl, wenn man die Funktion von Genen verstehen will“, erklärt Martin Hafner vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig. Weil sich die Knockout-Mäuse in wirklich allen Bereichen der Molekularmedizin durchgesetzt hätten, sei die Vergabe des Nobelpreises an Capecchi, Evans und Smithies gerechtfertigt. „Das ist ein großer Fortschritt. Zuvor ließ sich die Funktion von Genen nur in der Zellkultur untersuchen. Dort verhalten sich Gene aber anders als im Körper“, sagt Hafner.
Viele Erbkrankheiten des Menschen haben ihre Ursache in einer defekten Erbanlage - etwa das Atemleiden Mukoviszidose. Auch dieses wurde in Mäusen gezielt nachgebaut - am Menschen verbieten sich solche Experimente naturgemäß. Mausmodelle sind die Grundlage der medizinischen Forschung, ihr Organismus steht stellvertretend für den Menschen. Damit lässt sich prüfen, wie ein potenzieller neuer Wirkstoff im Körper arbeitet. Kann er vielleicht die Funktion des ausgefallenen Gens kompensieren? Kann ein anderes Gen einspringen? Lässt sich gar eine Gentherapie entwickeln?
Die Herstellung einer Knockout-Maus dauert viele Monate, inzwischen erledigen Dienstleister diese Aufgabe. Seit mehr als einem Jahrzehnt ist die Beschäftigung mit Knockout-Mäusen ein rapide wachsendes Forschungsgebiet. Fast täglich kommen neue Tiere hinzu. Die Zahl der Veröffentlichungen lässt sich kaum noch überschauen.
Einen Schritt weiter auf dieser Basis ging beispielsweise der Forscher Klaus Rajewsky in Köln. Er entwickelte eine Technik, mit der die Gene nicht im gesamten Körper, sondern in einzelnen Organen stumm geschaltet werden können - damit ließen sich Krankheiten wie Krebs nachbauen, bei den ein Gen nicht von Geburt an, sondern später verändert ist. In „naher Zukunft“, heißt es beim Karolinska-Institut, werden alle Mausgene einmal ausgeschaltet sein. Dabei kommt es - erwartungsgemäß - auch zu schwersten Fehlbildungen, deformierten Skeletten, versagenden Organen oder fehlenden Muskeln.
Unerwartet kam die Entscheidung der Königlich-Schwedischen Akademie der Wissenschaften in Stockholm nicht. Alle drei sind vielfach ausgezeichnet. 2001 erhielten Capecchi, Smithies und Evans bereits den US-amerikanischen Lasker-Preis, der als Vorbote des Nobelpreises gilt.