Forscherteam gelingt weltweit erster erfolgreicher Embryotransfer bei einem Nashorn

BioRescue, ein BMBF-gefördertes internationales Wissenschafts- und Artenschutz-Konsortium, ist die weltweit erste Schwangerschaft eines Nashorns nach einem Embryotransfer gelungen. Ist das die Rettung für das Nördliche Breitmaulnashorn?

Der Embryo des südlichen Breitmaulnashorns wurde in-vitro aus gesammelten Eizellen und Spermien erzeugt und am 24. September 2023 in eine Leihmutter des südlichen Breitmaulnashorns in der Ol Pejeta Conservancy in Kenia transferiert. Das BioRescue-Team unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) bestätigte eine Schwangerschaft von 70 Tagen mit einem gut entwickelten und lebensfähigen, 6,4 cm langen männlichen Embryo.

Dieser wissenschaftliche Durchbruch ebnet den Weg, dieselbe Technik auch bei den hochbedrohten Nördlichen Breitmaulnashörnern anzuwenden, um sie vor dem Aussterben zu bewahren.

Am 24. September 2023 transferierte das BioRescue-Team zwei südliche Breitmaulnashorn-Embryonen in die Leihmutter Curra, ein südliches Breitmaulnashorn. Die Eizellen, die zur Erzeugung der Embryonen verwendet wurden, stammten von Elenore, einem südlichen Breitmaulnashorn, das im belgischen Zoo Pairi Daiza lebt. Das für die Befruchtung verwendete Sperma stammte von dem Männchen Athos aus dem Zoo Salzburg in Hellbrunn, Österreich, ebenfalls ein südliches Breitmaulnashorn.

Die Eizellen von Elenore wurden in-vitro durch intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) befruchtet und zu Blastozysten entwickelt. Diese wissenschaftlichen Arbeiten wurden in den Avantea Laboratories in Cremona, Italien, durchgeführt, einem Mitglied des BioRescue-Konsortiums. Für den Embryotransfer in Kenia transferierte das BioRescue-Team zwei Embryonen, um die Chancen auf ein erfolgreiches Ergebnis zu erhöhen.

Weltweit gibt es nur noch zwei Nördliche Breitmaulnashörner

Bislang hat das BioRescue-Team 13 Embryotransfers an Nashörnern durchgeführt, drei in Kenia und zehn in Europa. Der Embryotransfer, der bei Haustieren weit verbreitet ist, wurde bei Nashörnern noch nie versucht. Das BioRescue-Wissenschaftsteam hat diese reproduktionsmedizinische Methode in jahrzehntelanger Forschung entwickelt.

Weltweit gibt es derzeit nur noch zwei Nördliche Breitmaulnashörner. Beide sind weiblich: Najin und ihre Tochter Fatu. Darüber hinaus werden lebende Zellen von 12 verschiedenen Nördlichen Breitmaulnashörnern in flüssigem Stickstoff gelagert. Die letzten beiden Weibchen leben in Kenia, in der Ol Pejeta Conservancy, wo sie Tag und Nacht bewacht und gepflegt werden.

Im Rahmen des BioRescue-Artenschutzforschungs-Projektes wurden seit 2019 bereits 30 Embryonen des Nördlichen Breitmaulnashorns erzeugt und kryokonserviert. Die Embryonen lagern in flüssigem Stickstoff bei minus 196 Grad Celsius in Berlin und Cremona. Sie warten auf den Embryotransfer in Leihmütter der südlichen Unterart. Mit dem jetzt gelungenen wissenschaftlichen Nachweis, dass es funktioniert („proof of concept“), kann das BioRescue-Team nun den ersten Embryotransfer mit einem nördlichen Breitmaulnashorn-Embryo durchführen.

Veterinärmedizinisch komplettes Neuland

Der Embryotransfer bei Nashörnern ist als veterinärmedizinisches und wissenschaftliches Verfahren völliges Neuland. Alle Protokolle, Methoden und technische Geräte mussten von Grund auf selbst entwickelt werden. Wie bei allen BioRescue-Untersuchungen üblich, werden auch die Embryotransfers von einer ethischen Bewertung durch die Universität Padua in Italien begleitet. Dies war auch im September 2023 der Fall, als das gesamte Team des Embryotransfers einen entsprechenden Fragebogen vor der Prozedur ausfüllen musste, in dem alle möglichen Szenarien vor, während und nach der Prozedur und die damit verbundenen Risiken für Tiere und Teilnehmende bewertet wurden.

Der vasektomierte und unfruchtbare Bulle Ouwan paarte sich am 17. und 18. September mit Curra, was den idealen Zeitpunkt für den Embryotransfer anzeigte, der am 24. September stattfand. Nach der Prozedur bis in den November 2023 hinein wurde Curra kontinuierlich im Gehege in der Ol Pejeta Conservancy beobachtet. Während dieses Zeitraums zeigte Ouwan kein weiteres Interesse an Curra, was ein erstes Anzeichen für einen erfolgreichen Embryotransfer war. Das BioRescue-Team sollte am 28. November eine Trächtigkeitskontrolle bei Curra durchführen, jedoch wurden am 22. November zunächst Ouwan und am 25. November Curra tot aufgefunden.

Der Grund dafür lag bei extremen Regenfällen, die zu einer Überschwemmung des Geheges der Leihmütter führten. Aus tieferen Erdschichten konnten so Sporen von Clostridien an die Erdoberfläche gelangen. Die Sektion der Tiere ergab eine schwere systemische Infektion mit Clostridien und eine daraus resultierende Vergiftung durch das bakterielle Toxin. Außerdem wurde festgestellt, dass Curra mit einem 70 Tage alten, 6,4 cm langen männlichen Fötus trächtig war. Entnommene Gewebeproben des Fötus wurden am das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin und am Leibniz-IZW in Berlin genetisch untersucht. Anfang Januar 2024 bestätigten die DNA-Analysen des Fötus, dass Curra mit dem transferierten Embryo trächtig war.

Tragisches Ende für die Leihmutter durch Clostridien-Infektion

Als das BioRescue-Team am 28. November 2023 in Kenia eintraf, deuteten die ersten Untersuchungsergebnisse auf eine Vergiftung mit den Clostridium-Bakterienstämmen Paraclostridium bifermentans und Paenicolostridium sordellii hin. Unmittelbar nach dem Vorfall bildete das BioRescue-Team, dem der Kenya Wildlife Service, das Wildlife Training and Research Institute, die Ol Pejeta Conservancy und der Safari Park Dvůr Králové angehören, vor Ort einen Krisenstab und leitete schnell wirksame Maßnahmen zum Schutz aller in menschlicher Obhut lebender Nashörner ein, darunter auch die beiden letzten Nördlichen Breitmaulnashörner Najin und Fatu. Zu den Maßnahmen gehörten ein Impfprogramm, die Quarantäne der betroffenen Gebiete und die Einzäunung neuer Schutzgehege.

Der bedauerliche Verlust der zwei Nashörner verzögern die BioRescue-Forschungsarbeiten um mehrere Monate, da erst ein neuer Anzeiger-Bulle etabliert und parallel neue Leihmütter ausgewählt werden müssen. Der Bulle zeigt durch Paarungsverhalten an, wann eine Leihmutter empfängnisbereit ist. Erst nach diesen Schritten kann ein Embryotransfer mit einem Nördlichen Breitmaulnashorn-Embryo erfolgen.

Das BioRescue-Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über einen Zeitraum von sechs Jahren mit bis zu rund 6 Millionen Euro gefördert.