Blut der Pfeilschwanzkrebse

• Drei Augenpaare lugen aus dem schlammfarbenen Rückenpanzer hervor, der den flachen Körper schützt. Ein stachelartiger Schwanz lässt das Wesen noch urtümlicher erscheinen. Meist eingebuddelt im schlickigen Meeresboden hat es als lebendes Fossil bis heute überdauert. Besonders begehrt ist sein türkisblau gefärbtes Blut. Ein Liter des sogenannten blauen Goldes wird auf dem Weltmarkt für rund 15.000 Euro gehandelt. Die unfreiwilligen Blutspender heißen Pfeilschwanzkrebse.

Das Blut dieser uralten Tiere, deren Vorfahren schon 200 Millionen Jahre vor den Dinosauriern auf der Erde lebten, schien für die moderne Medizin lange unersetzlich. Denn es enthält ein Protein, das die wichtigste Zutat für einen maßgeblichen Test der Pharmaindustrie ist. Er soll sicherstellen, dass Pharmaprodukte wie Impfstoffe und Medikamente frei von bakteriellen Verunreinigungen sind – und das Leben von Patientinnen und Patienten sicher. Dieser Test wird weltweit jedes Jahr rund 70 Millionen Mal durchgeführt, vor allem dann, wenn ein hohes Infektionsrisiko besteht. Zum Beispiel bei Medikamenten, die direkt in den Blutkreislauf gelangen, bei Spritzen, Nadeln oder Implantaten. Der Verein Ärzte gegen Tierversuche schätzt, dass mit dem Blut der Pfeilschwanzkrebse jährlich mehr als 1,5 Milliarden Euro umgesetzt werden.

An der Ostküste der USA und an den Stränden Südostasiens werden deshalb jedes Jahr Hunderttausende Pfeilschwanzkrebse gefangen, wenn sie zur Fortpflanzung und Eiablage an den Strand ihrer Geburt zurückkehren. Dann bringt man sie in Labore und zapft ihnen dort Blut ab. Dieses ist reich an Amöbozyten. Das sind Zellen, die besonders sensibel auf sogenannte Endotoxine reagieren. Diese Fieber erzeugenden und potenziell lebensbedrohlichen Giftstoffe entstehen, wenn bestimmte Bakterien abgetötet werden und zerfallen. Zu den bekanntesten gehören Kolibakterien oder Legionellen, andere verursachen Typhus oder Meningitis. Wenn das Blut der Krebse mit den Giften in Kontakt kommt, klumpt es zu einem Gel. Diese natürliche Reaktion machen sich Pharmakonzerne seit den Siebzigerjahren zunutze.

Mit einem Serum aus dem blauen Blut der Pfeilschwanzkrebse testen sie Arzneimittel, medizinische Geräte und Produktionsanlagen für Injektionen auf Verunreinigungen. Der Test gilt bis heute als Goldstandard der Pharmaindustrie. Und der Bedarf steigt: mit jedem neuen Medikament und jeder neuen Impfung, die in der Regel chargenweise auf ihre Reinheit geprüft werden müssen.

In den USA wird den Pfeilschwanzkrebsen rund ein Drittel ihres Blutes abgezapft, anschließend werden sie zurück ins Meer gesetzt. Forscher sind sich uneinig darüber, wie viele Tiere durch den Aderlass sterben. Schätzungen reichen von fünf bis 30 Prozent. Sicher ist: Der Blutverlust schadet den Tieren, er schwächt sie und macht sie anfälliger für Infektionen. Bei den Weibchen ist ein Rückgang der Fruchtbarkeit wahrscheinlich. Der Biologe William Sargent hat den Pfeilschwanzkrebsen sein halbes Leben und ein Buch gewidmet. Darin schreibt er: Verlören die US-Küsten alle Pfeilschwanzkrebse, wäre das ein großes medizinisches Desaster. Aber das wäre es auch für die Tierwelt: Die Meeresfossilien stehen auf dem Speiseplan von Tigerhaien und Schildkröten, viele Seevögel ernähren sich von den Eiern und Larven.

Noch schlechter ergeht es den drei asiatischen Pfeilschwanzkrebsarten. Sie werden für Chinas Pharmaindustrie rücksichtslos ausgeblutet. Dass inzwischen alle Pfeilschwanzkrebsarten als bedroht gelten, liegt auch daran, dass ihre natürlichen Lebensräume schwinden. Außerdem wurden ihre Panzer lange als Dünger für die Landwirtschaft gemahlen, Angler nutzen die Tiere als Köder. Allein die Bluttests seien „nicht der Grund für die Bedrohung der Tiere“, heißt es in einer Stellungnahme des Paul-Ehrlich-Instituts. Dennoch warnt die Behörde, in Deutschland für die Sicherheit von Impfstoffen und biomedizinischen Arzneimitteln zuständig: Ein Aussterben der Pfeilschwanzkrebse hätte gravierende Auswirkungen auf das Gesundheitswesen, denn „das Schwinden der Tierressource kann auch die Arzneimittelsicherheit gefährden“. Sterben die Pfeilschwanzkrebse aus, fehlt der Pharmaindustrie ein essenzieller Test zur Qualitätssicherung. Mit weitreichenden Folgen für die Krankenhäuser und die Arztpraxen auf der ganzen Welt.

Aus diesem Grund arbeiten bereits einige Unternehmen weltweit an alternativen Testverfahren. Doch der Weg bis zur Zulassung ist lang. „Der Prozess der Validierung mit dem Ziel der Genehmigung kann Monate bis Jahre in Anspruch nehmen“, heißt es beim Paul-Ehrlich-Institut.

„In unserer Branche braucht man einen langen Atem“, sagt auch Alice Hellwig. Von ihrem Schreibtisch blickt sie auf ein Alpenpanorama. In Bernried am Starnberger See, südlich von München, leitet die 48-Jährige einen der beiden deutschen Standorte der französischen Firma Biomérieux. Das Unternehmen geht zurück auf den Biochemiker Marcel Mérieux, der Ende des 19. Jahrhunderts gemeinsam mit Louis Pasteur die Grundlagen der medizinischen Mikrobiologie erforschte. Heute ist Biomérieux nach eigenen Angaben einer der führenden Anbieter in der In-vitro-Diagnostik. In Bernried geht es um die Bestimmung von Endotoxinen, Hellwig leitet die Abteilung. Alternativen zum Test mit blauem Blut zu entwickeln hält sie nicht nur aus ethischen Gründen, sondern auch ökonomisch für geboten: „Wenn die menschliche Gesundheit auf dem Spiel steht, müssen wir in die Zukunft investieren und sicherstellen, dass wir alles tun, um die besten Lösungen zu liefern.“

Biomérieux ist 2020, während der Pandemie, an den neuen Forschungsstandort in Bernried gezogen. „Die Pandemie hat deutlich gemacht, welche entscheidende Rolle die Diagnostik im Gesundheitswesen spielt“, sagt Hellwig. Die Firma gehörte zu den ersten Anbietern kommerzieller Coronatests. Die neuen Impfstoffe gegen das Virus, die Pharmafirmen zur selben Zeit herstellten, wurden mithilfe des Pfeilschwanzkrebsbluts auf Verunreinigungen kontrolliert. „Wir haben es mit einem Naturprodukt zu tun“, sagt Hellwig. Fielen die Tiere als Blutspender weg – möglicherweise auch durch unterbrochene Lieferketten –, ginge eine Grundzutat der modernen Medizin verloren.

Hellwig und ihr Team wollen die Abhängigkeit der Pharmabranche vom blauen Blut reduzieren. „In vielen Bereichen der Medizin wurden tierische Produkte schon ersetzt“, sagt sie. Als Beispiel nennt sie das Hormon Insulin, das etwa zur Behandlung von Diabetes eingesetzt wird. Zunächst wurde es aus tierischen Zellen gewonnen, vor allem von Schweinen und Rindern. 1976 war Insulin das erste tierische Protein, das mithilfe von Gentechnik erzeugt wurde. Damals gelang es Forschern, bestimmte Bakterien so zu verändern, dass sie künstliche Proteine herstellen, die dem menschlichen Insulin gleichen. Im Fachjargon spricht man von rekombinanten Proteinen.

Das entscheidende Protein im Blut der Pfeilschwanzkrebse heißt Faktor C. Die künstliche Alternative, die Hellwig und ihr Team im Labor nachbauen, nennt sich dementsprechend rFC: rekombinanter Faktor C. Der darauf basierende Test heißt rFC-Test.

Für den rFC-Test wird das nachgebaute Protein in einer Flüssigkeit auf eine Plastikplatte mit kleinen Vertiefungen geträufelt. Hinzu kommt eine Probe des zu testenden Pharmaprodukts. In einem Apparat lässt sich unter fluoreszierendem Licht erkennen, ob die Charge sauber oder mit Endotoxinen kontaminiert ist. Eine sehr einfache Methode, sagt Hellwig. Die ersten Tests dieser Art gibt es schon seit 1997. Wieso haben sie sich nicht längst durchgesetzt?

Der lange Weg zur Zulassung

„Die regulatorische Landschaft ist ziemlich komplex“, sagt Hellwig. „Und die Zulassungsbehörden agieren eher konservativ.“ Das rFC-Verfahren ist grundsätzlich seit 2016 in der EU als Testmethode anerkannt, 2019 nahm die Kommission den Test im Europäischen Arzneibuch auf. Doch es genügt nicht, zu beweisen, dass der rFC-Test prinzipiell besser oder zumindest ebenso gut funktioniert wie der herkömmliche mit dem Blut der Pfeilschwanzkrebse. In aufwendigen Zulassungsverfahren müssen die Hersteller seine Wirksamkeit für jede einzelne Anwendung nachweisen: für jedes Medikament, für jeden Impfstoff, für jeden Produktionsprozess der Pharmaindustrie. Um die Zulassung zu beschleunigen, setzt Hellwig daher auf die Konkurrenz: „Es ist gut, wenn mehrere Firmen gleichzeitig eine Vielzahl von Tests entwickeln und diese bei den verschiedenen Arzneibuch-Kommissionen in den USA, in der EU oder in Japan zur Zulassung bringen.“

Allein mit der Zulassung ist es aber nicht getan: Im nächsten Schritt müssten weltweit unzählige Labors ihren Betrieb auf die alternative Methode umstellen, neue Geräte für die Auswertung anschaffen und Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in den Laboren schulen.

Andere Pyrogentests

Was die Umstellung auf alternative Testverfahren weiter erschwert: Weder der Test mit Krebsblut noch die tierfreie Variante erkennt alle Verunreinigungen. Um etwa Viren, Parasiten oder Chemikalien zu entdecken, sind weitere Tests notwendig – die in der Regel auch auf tierischen Stoffen basieren. Alle Fieber erregenden Giftstoffe heißen in der Medizin Pyrogene, aus dem Griechischen für „Feuer erzeugend“. Zu ihnen zählen auch Endotoxine. Um all diese Stoffe aufspüren zu können, gibt es verschiedene Pyrogentests (siehe Randspalte).

Für manche nutzen Forscherinnen und Forscher seit mehr als einem Jahrhundert Kaninchen. Die Tiere werden in engen Käfigen fixiert, über eine Vene im Ohr wird ihnen die zu testende Substanz gespritzt. Ein Thermometer im After misst die Temperatur der Tiere. Reagieren sie auf die verabreichten Stoffe mit Fieber, prüfen die Laboranten, mit welchen Giftstoffen die Probe kontaminiert ist. Für den Kaninchen-Pyrogentest werden allein in deutschen Testlaboren jedes Jahr etwa 6.500 Kaninchen gehalten und nach einigen Injektionen getötet. Doch nach jahrzehntelanger Kritik von Tierschützern ist dieser Test zumindest in der EU bald Geschichte, er wird aus dem Europäischen Arzneibuch gestrichen.

Der Test auf Basis des blauen Blutes dagegen bleibt zugelassen. Keine guten Nachrichten für die bedrohten Pfeilschwanzkrebse. Alice Hellwig sieht in dem Verbot des Kaninchentests aber die langfristige Chance, dass die synthetischen Alternativen endgültig die tierischen Tests ersetzen. ---