Das Adrenogenitale Syndrom (AGS) ist die häufigste genetisch bedingte endokrine Störung des Menschen, aufgrund eines 21-Hydroxylase-Mangel. Klinische Symptome sind neuroendokrine Störungen, Virilisierung sowie im fortgeschrittenen Alter metabolische Störungen. Außerdem können hypertensive Krisen, Hypoglykämien, Akne und Unfruchtbarkeit auftreten. Aktuelle Therapiemöglichkeiten, wie die Glukokortikoid-Substitution können die Symptome nur teilweise zurückbilden und haben außerdem die typischen unerwünschten Wirkungen einer Hochdosis-Glukokortikoid-Therapie. Eine Transplantation von Nebennierenzellen ist eine tragfähige therapeutische Alternative für diese Patienten. Jedoch ist die Verfügbarkeit von humanen Spenderorganen stark limitiert, außerdem erfordert die Transplantation eine lebenslange Immunsuppression. Die Möglichkeit, durch die Herstellung induzierter pluripotenter Stammzellen oder durch Lineage-Umprogrammierung eine patientenspezifische Zellplattform zu erzeugen, bedeutet einen neuen Ansatz für die Stammzelltherapie. Ziel dieses Projekts ist die Behandlung eines 21-Hydroxylase-Mangels mittels Zelltransplantation.

Die Belastung der Tiere bei der Adrenalektomie ist als mäßig einzustufen. CYP21(I169N)-mutierte Mäuse weisen einen Glukokortikoidmangel auf, die zu einer geringen Belastung führen. Die Mäuse sind jedoch fruchtbar, die Jungtiere werden im Mendel`schen Verhältnis geboren und es ist keine Steroidbehandlung erforderlich. Die Tiere werden mittels Schwanzspitzenbiopsien genotypisiert. Die Schwanzspitzenbiopsie ist ein kurzzeitiger Eingriff, der nur maximal zu ganz geringen Schmerzen führt. Eine Belastung durch Wundschmerzen wird durch Analgesie kontrolliert. Die Belastung durch Blutentnahmen bzw. Injektionen sind aufgrund der Durchführung in Narkose, Reduktion der Blutmenge bzw. Injektionsvolumina auf ein Minimum und ausschließliche Durchführung durch erfahrenes Personal als gering einzustufen. Die Euthanasie erfolgt tierschutzgerecht durch schmerzfreien Genickbruch. In Anbetracht der Relevanz des Versuchsansatzes für die Verbesserung der Therapie von Patienten mit Nebennierenerkrankung, insbesondere Jugendliche, erscheinen die Belastung und die Verwendung der Versuchstiere ethisch gerechtfertigt.

Das Versuchsvorhaben wird nach erfolgreichen Transplantationen beendet. Es werden keine überlebenden Tiere verbleiben

Bei diesem Projekt sollten so wenige Tiere wie möglich verwendet werden, wobei gleichzeitig sichergestellt werden sollte, dass wissenschaftlich relevante Ergebnisse erzielt und die Ziele der Studie erreicht werden können. Die statistischen Berechnungen wurden auf der Grundlage der Ergebnisse ähnlicher Studien in diesem Bereich durchgeführt. Der Antrag besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden Teilversuchen, die nur durchgeführt werden, wenn der vorherige Versuch erfolgreich war. Zunächst werden die Versuche nur mit weiblichen Tieren durchgeführt und nur mit männlichen Tieren wiederholt, wenn es mit weiblichen Tieren funktioniert hat. Immundefiziente SCID-Mäuse und C57BL/6J-Wildtypmäuse werden entsprechend des Bedarfs zugekauft. Die Zuchtplanung der genetisch veränderten Mauslinie wird an den Bedarf der Versuchstiere angepasst, um das Zuchtaufkommen so gering wie möglich zu halten.

Der gesamte Umgang mit den Tieren und alle Verfahren werden unter strenger Aufsicht von geschultem und erfahrenem Personal durchgeführt. Die Zucht und Haltung der genetisch veränderten Tiere erfolgt vor Ort und wird durch erfahrene Tierpfleger durchgeführt. Dabei wird durch zentrales Hygienemanagement der für die Tiere notwendige Hygienestatus sichergestellt. Nestbaumaterial wird ausreichend zur Verfügung gestellt. Nach dem Absetzen wird darauf geachtet, stabile Tiergruppen zu bilden. Bei unserem Projekt werden die eingesetzten Tiere gekauft oder vor Ort gezüchtet. Die Mäuse werden nicht durch Umweltstress oder Verhaltenstests herausgefordert. Den zugekauften und importierten Tieren wird jedoch zunächst eine Eingewöhnungszeit von mindestens 1 Woche gewährt, bevor diese in die Zucht oder den Versuch aufgenommen werden. Die Tiere werden keinen Tests unterzogen, für die ein Trainingsprogramm notwendig wäre.

Nur in Tiermodellen kann die tatsächliche funktionelle Potenz von in vitro kultivierten steroidogenen Zellen untersucht werden. Es gibt kein anderes funktionsfähiges Simulationsmodell für die Bedingungen, die in Säugetieren mit Nebenniereninsuffizienz herrschen. Nach der erfolgreichen in-vitro-Simulation gilt es nun, das Potenzial fremder Nebennierenrindenzellen zur Wiederherstellung der physiologischen Steroidproduktion im Tierversuch zu untersuchen. Die Frage, wie effektiv der Immunschutz ist, lässt sich mit Hilfe von Zellkulturen nicht beantworten aber mit kleinen Nagern. Für das vorgeschlagene Experiment benötigen wir 8 Wochen alte immundefiziente (SCID) und immunkompetente (C57BL/6J) Mausstämme. SCID-Mäuse zeichnen sich durch das Fehlen funktioneller T- und B-Zellen, Lymphopenie, Hypogammaglobulinämie und eine normale hämatopoetische Mikroumgebung aus. SCID-Mäuse akzeptieren allogene und xenogene Transplantate, was sie zu einem idealen Modell für Zelltransferexperimente macht da es wichtig ist das Überlebenspotenzial der Zellen zunächst in einem Model zu testen, wo die Zellen nicht abgestoßen werden. Der Mausstamm C57BL/6J stammt aus einer Inzuchtlinie, die eine genetisch homogene Population hervorbringt, was für die Standardisierung unseres Tierversuchs notwendig ist. Es ist notwendig, diese Mäuse zu verwenden, um die immunisolierenden Eigenschaften der Alginatkammer und der Makrokammer zu testen. Das Modell der Nebenniereninsuffizienz durch bilaterale Adrenalektomie hat aber den Nachteil, dass Nager manchmal in der Lage sind, das Steroidprofil wiederherzustellen. Daher wollen wir neben dem Adrenalektomie-Modell ein weiteres Mausmodell der Nebenniereninsuffizienz verwenden: CYP21(I169N)-mutierte Mäuse , die einen Glukokortikoidmangel aufweisen. Die I169N-Mutation im CYP21-Protein der Maus entspricht der von AGS/CAH-Patienten bekannten I173N-Mutation im menschlichen CYP21A2-Protein.