Vom Schädling zum nützlichen Werkzeug: Wie Wachsmottenlarven helfen können, Tierversuche in der Forschung zu reduzieren

Das Erbgut von Bakterien lässt sich heute sehr schnell analysieren – und damit auch ihr Potenzial, Krankheiten auszulösen. Deutlich aufwendiger ist es jedoch zu überprüfen, wie stark virulent, also krankmachend, diese Erreger im lebenden Organismus tatsächlich sind. Solche Untersuchungen fanden bislang häufig an Mäusen oder anderen Säugetiermodellen statt und sind zeit- und ressourcenintensiv. Aus ethischen Gründen sind diese Untersuchungen zudem nicht für Testreihen im großen Durchsatz geeignet.

Ein interdisziplinäres Team des Helmholtz-Instituts für One Health (HIOH) in Greifswald – einer Einrichtung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) – hat nun gezeigt, dass die Larve der Großen Wachsmotte (Galleria mellonella) ein robustes und ethisch vertretbares Modell ist, um das humanpathogene Bakterium Klebsiella pneumoniae in größerem Umfang zu untersuchen. Klebsiella pneumoniae zählt zu den weltweit gefährlichsten Erregern schwerer Infektionen, insbesondere im klinischen Umfeld. Anhand der Testung von 80 verschiedenen Stämmen dieses Erregers wiesen die Forschenden nach, dass sich unter standardisierten Bedingungen klassische und besonders virulente Varianten in den Wachsmottenlarven klar voneinander unterscheiden lassen.

Zuverlässige Ergebnisse durch standardisierte Bedingungen

In der Vergangenheit wurde die Forschung an Wachsmottenlarven teils kritisch betrachtet, da die Studienergebnisse aufgrund fehlender Standards oft schwer vergleichbar waren. Das Greifswalder Forschungsteam hat das Modell daher systematisch nach den ethischen Leitlinien des 3R-Prinzips (Replacement, Reduction, Refinement – Ersetzen, Reduzieren, Verfeinern von Tierversuchen) geprüft und optimiert.

Prof. Katharina Schaufler, Leiterin der Abteilung „Epidemiologie und Ökologie Antimikrobieller Resistenz“, erklärt: „Als Tierärztin ist mir das Tierwohl ein besonderes Anliegen. Um die Eigenschaften von antibiotikaresistenten Erregern besser zu verstehen, benötigen wir aber verlässliche In-vivo-Modelle. Unsere Arbeit zeigt im Detail, unter welchen Bedingungen das Insektenmodell reproduzierbare Ergebnisse liefert. Dies ermöglicht es uns, das 3R-Prinzip im Laboralltag praktisch umzusetzen und die Infektionsforschung gleichzeitig effizienter zu gestalten.“

Ressourcenschonende Vorauswahl

Der entscheidende Vorteil des Modells ist seine breite Anwendbarkeit. Bevor Versuche an Säugetieren überhaupt in Betracht gezogen werden, erlaubt das Modell ein breites Screening zahlreicher Bakterienvarianten oder potenzieller neuer Wirkstoffe in einem lebenden Organismus. „Die Wachsmottenlarve bietet uns ein biologisches System, das wir sehr gut im großen Maßstab einsetzen können“, ergänzt Dr. Elias Eger, Letztautor der Studie und Wissenschaftler am HIOH. „Sie ist zwar kein vollständiger Eins-zu-eins-Ersatz für Säugetiermodelle, funktioniert aber hervorragend als Werkzeug für eine fundierte Vorauswahl. So müssen im Nachgang nur noch die wirklich aussagekräftigsten Isolate in komplexeren Säugetiermodellen validiert werden.“

Wichtiger Baustein für die One Health-Forschung

Die Etablierung des Modells unterstützt den ganzheitlichen Forschungsansatz des HIOH. Ziel ist es, die Ausbreitung und Evolution von antibiotikaresistenten Erregern an den Schnittstellen zwischen Umwelt, Tier und Mensch zu entschlüsseln. Um diese Dynamiken im großen Stil analysieren zu können, benötigen Forschende praxistaugliche und skalierbare In-vivo-Modelle, also Untersuchungen im lebenden System. Das standardisierte Galleria-Modell schließt hier eine wichtige Lücke. Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift The Lancet Microbe veröffentlicht und ist das Ergebnis einer internationalen, interdisziplinären Zusammenarbeit. Sie unterstreicht, wie methodische Weiterentwicklungen dazu beitragen können, medizinischen Erkenntnisgewinn und Ethik erfolgreich miteinander zu verbinden.

Informationen zur Studie:

An der Studie war neben Forschenden der HIOH-Arbeitsgruppe „Epidemiologie und Ökologie Antimikrobieller Resistenz “ ein internationales Team folgender Institutionen beteiligt:

• Universitätsmedizin Greifswald, Deutschland
• Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Kiel, Deutschland
• Vin University, Hanoi, Vietnam
• Vietnamesisch-Deutsches Zentrum für medizinische Forschung (VG-CARE), Hanoi, Vietnam
• Militärkrankenhaus, Hanoi, Vietnam
• Duy Tan Universität, Da Nang, Vietnam
• Universität Tübingen, Deutschland
• Deutsches Zentrum für Infektionsforschung (DZIF), Standorte Tübingen und Hamburg-Lübeck-Borstel-Riems, Deutschland
• Paracelsus Medizinische Hochschule, Allgemeines Krankenhaus Nürnberg, Deutschland
• Universitätsklinikum Münster, Deutschland
• Labor Dr. Krause und Kollegen MVZ GmbH, Kiel, Deutschland
• Universität Lübeck und Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck, Deutschland

Das Helmholtz-Institut für One Health:

Das Helmholtz-Institut für One Health (HIOH) widmet sich der interdisziplinären Erforschung der Zusammenhänge zwischen Mensch-, Tier- und Umweltgesundheit. Ziel ist, ein besseres Verständnis zoonotischer Erkrankungen, antimikrobieller Resistenzen und der Evolution von Pathogenen als Voraussetzung für erfolgreiche Pandemievorsorge und –prävention zu erlangen. Dem One Health-Ansatz entsprechend, wonach die Gesundheit von Menschen, Tieren und Umwelt als ein untrennbares Ganzes zu betrachten ist, vereint das HIOH eine Vielzahl wissenschaftlicher Disziplinen und Forschungsschwerpunkte unter einem Dach. www.helmholtz-hioh.de

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:

Wissenschaftler:innen am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen in Braunschweig und an anderen Standorten in Deutschland bakterielle und virale Infektionen sowie die Abwehrmechanismen des Körpers. Sie verfügen über fundiertes Fachwissen in der Naturstoffforschung und deren Nutzung als wertvolle Quelle für neuartige Antiinfektiva. Als Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft und des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) betreibt das HZI translationale Forschung, um die Grundlagen für die Entwicklung neuartiger Therapien und Impfstoffe gegen Infektionskrankheiten zu schaffen. www.helmholtz-hzi.de