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BioRescue – Fortschrittliche Reproduktionstechnologien zur Rettung von stark gefährdeten Säugetieren wie dem nördlichen Breitmaulnashorn

Es gibt nur noch zwei nördliche Breitmaulnashörner auf der Welt, beide sind weiblich. Kann man diese Tiere noch vor dem Aussterben retten? Zusammen mit internationalen Partnern aus Wissenschaft und Artenschutz will das BioRescue-Konsortium durch die Entwicklung fortschrittlicher Methoden der assistierten Reproduktion (aART) und Stammzell-assoziierter Techniken (SCAT) das scheinbar Unmögliche möglich machen.

Foto: Justin Mott
Projektdetails
Laufzeit: 05/2019 – 04/2022
Drittmittelfinanziert: ja
Beteiligte Abteilung(en): Abt. Reproduktionsmanagement, Abt. Evolutionsgenetik
Projektleitung im Leibniz-IZW: Thomas Hildebrandt (Abt. Reproduktionsmanagement)
Projektbeteiligte im Leibniz-IZW:

Frank Göritz, Robert Hermes, Susanne Holtze, Pierfrancesco Biasetti, Charlotte Okolo, Daniel Čižmár (alle: Abt. Reproduktionsmanagement), Steven Seet, Jan Zwilling, Antje Queißner (alle: Wissenschaftsmanagement), Arne Ludwig (Abt. Evolutionsgenetik)

Konsortialpartner:

Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC), AVANTEA Laboratory of Reproductive Technologies, Safari Park Dvůr Králové, Universita degli studi di Padua, Kyushu University

Aktuelle Förderorganisation: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (3,0 Mio €)
Forschungsschwerpunkte:
Verbesserung der Lebensfähigkeit von Wildtierpopulationen
Entwicklung neuer Theorien, Methoden und Werkzeuge
Videos über das Projekt
Bildergalerie

 

BioRescue verfolgt das ambitionierte Ziel, das nördliche Breitmaulnashorn (Ceratotherium simum cottoni) vor dem endgültigen Verschwinden von unserem Planeten zu bewahren. Diese wichtige Schlüsseltierart ist in freier Wildbahn bereits ausgestorben. Durch assistierte Reproduktion konnten aus Eizellen der letzten beiden weiblichen sowie gefrorenen Spermien bereits verstorbener männlicher Individuen bisher insgesamt 5 Embryonen – transferfähige Blastozysten erstklassiger Qualität – erzeugt werden.

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   Anja Karliczek, deutsche Bundesministerin für Bildung und Forschung:
„Biologische Vielfalt ist unsere Lebensgrundlage, aber sie ist zunehmend durch
Lebensraumzerstörung, Umweltverschmutzung und Klimawandel bedroht. Das nördliche
Breitmaulnashorn ist dabei zu einem Symbol für unsere gemeinsamen Anstrengungen im
Kampf gegen den Verlust der biologischen Vielfalt geworden. Das Bundesministerium für
Bildung und Forschung unterstützt diese Arbeit zum Erhalt der Nashörner durch die
Förderung des BioRescue-Projekts, das Teil unserer Initiative zur Forschung für biologischen
Vielfalt ist.Wir sind äußerst dankbar für die Unterstützung, die wir von der kenianischen
Regierung als Partner bei unseren Bemühungen um die Rettung des nördlichen
Breitmaulnashorns erhalten. Dank des enormen Engagements aller Beteiligten haben
wir nun die Chance, diese Tiere vor der drohenden Ausrottung zu bewahren.“

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   Hon. Najib Balala, Minister für Tourismus und Wildtiere Kenias:
„Die Fortschritte, die bisher im Rahmen des Projekts zur assistierten Reproduktion des
nördlichen Breitmaulnashorns erzielt wurden, sind sehr ermutigend, und wir freuen uns
auf den Transfer der bereits erzeugten Embryonen in südliche Breitmaulnashorn-Leihmütter
hier in der Ol Pejeta Conservancy. Dieses Projekt sollte die Aufmerksamkeit der Welt auf
die Notlage der gefährdeten Arten lenken und uns dazu bringen, Aktionen zu vermeiden,
die die Strafverfolgung untergraben und die Nachfrage nach dem Nashorn-Horn ankurbeln".

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Das Leben auf der Erde hat im Laufe der Jahrmilliarden bereits fünf große „exctinction events“ erlebt. Derzeit verdichten sich die Anzeichen auf ein sechstes solches Massensterben von Tier- und Pflanzenarten – jedoch lässt sich die Ursache in diesem Fall auf das Wirken einer einzelnen Spezies zurückführen: den Menschen. Angesichts dieses massiven Biodiversitätsverlustes auf der Erde werden traditionelle Schutzstrategien wie Habitatschutz und Ex-situ-Züchtung in Kombination mit Wiederansiedlungsprogrammen nicht ausreichen, um diesen Prozess zu stoppen oder gar zu verlangsamen. Neue, ergänzende Methoden und Strategien sind dringend erforderlich.

Derzeit sind 22% der Säugetiere vom Aussterben bedroht. Besonders betroffen ist die Familie Rhinocerotidae, in welcher drei der fünf Arten als stark gefährdet (Spitzmaulnashorn, Sumatra- und Java-Nashorn), eine als gefährdet (Panzernashorn) und eine, das Südliche Breitmaulnashorn (SWR, Ceratotherium simum simum), als potenziell gefährdet eingestuft sind. Im Gegensatz dazu erklärte die IUCN 2008 das nördliche Pendant zum SWR, das Nördliche Breitmaulnashorn (NWR, Ceratotherium simum cottoni), offiziell als in freier Wildbahn ausgestorben. Der Tod des letzten männlichen NWR-Bullen Sudan am 19. März 2018 hat die breite Öffentlichkeit auf das Schicksal dieser Unterart aufmerksam gemacht und verdeutlicht auf dramatische Weise die Notwendigkeit alternativer Maßnahmen und Strategien zum Erhalt der Unterart.

Die langfristigen Folgen des Verlustes von Schlüsselarten wie dem NWR für das empfindliche Ökosystem Zentralafrikas sind nicht vollständig vorhersehbar. Die Ausrottung eines großen Weidetieres und eines wichtigen Landschaftsarchitekten wie dem NWR wird jedoch in jedem Fall eine erhebliche Störung oder gar Zerstörung von Elementen des komplexen Ökosystems nach sich ziehen. Der Verlust einer Schlüsselspezies kann einen so genannten "Wirbeleffekt" auslösen. Der Begriff wurde von Bob Lacey (1993) geprägt und steht für den beschleunigten Verlust von Arten und ganzen Artengesellschaften, deren Lebensgeschichte direkt oder indirekt von Schlüsselarten abhängt, die kurz vor dem Aussterben stehen.

Im Jahr 2015 traf sich eine Gruppe von 20 internationalen Wissenschaftlern aus fünf Kontinenten in Wien, um eine neue strategische Roadmap (Saragusty et al., 2016) zur Rettung des stark gefährdeten NWR zu entwickeln. Damals waren nur noch drei Individuen (1 Männchen, 2 Weibchen) dieser Unterart am Leben. Der neue Ansatz kombiniert fortschrittliche assistierte Reproduktionstechnologien (aART) und Stammzell-assoziierte Techniken (SCAT). Diese kombinierte dritte Strategie ermöglicht neben den beiden etablierten Hauptstrategien des Habitatschutzes und der klassischen Ex-situ-Schutzprogramme den Einsatz von Biomaterial lebender und verstorbener Individuen in Form von kryokonservierten Gameten (Hermes et al., 2018) sowie von Hautproben für Fibroblastenkulturen. Fibroblastenkulturen durch induzierte pluripotente Stammzelltransformation können anschließend für die in vitro-Produktion von künstlichen Keimzellen verwendet werden. Dieser dritte Weg des Artenschutzes wird nun im internationalen Projekt „BioRescue“ maßgeblich entwickelt sowie weiterentwickelt und umgehend in die Tat umgesetzt.

Das NWR ist das ideale Vorbild für diesen innovativen Ansatz, da es kryokonserviertes Biomaterial von verstorbenen Individuen gibt. Es gibt 12 NWR-Fibroblastenzelllinien, die acht, vermutlich nicht verwandte, Tiere repräsentieren (Tunstall et al., 2018), sowie ca. 300 ml kryokonserviertes Sperma von vier verschiedenen NWR-Bullen (Hermes et al., unveröffentlicht). Dieses wertvolle Biomaterial bildet zusammen mit den beiden lebenden NWR-Weibchen Najin und Fatu als potenzielle Eizellspenderinnen die Säulen der neuen Strategie. Die Herstellung gesunder Embryonen aus natürlichen Keimzellen (ART) und aus künstlichen Keimzellen aus der Zellkultur (SCAT) ermöglicht die Erhaltung des NWR-Genoms und den anschließenden Embryotransfer in Leihmütter (südliche Breitmaulnashörner).

Die Arbeitspakete des Projekts konzentrieren sich auf die Entwicklung geeigneter Technologien und Protokolle zur Rettung des NWR und bieten die Möglichkeit, eine selbsttragende, genetisch gesunde NWR-Population aufzubauen, die in die Wildnis zurückgebracht werden kann. Zusätzlich zu den beiden Ansätzen zur Herstellung von Embryonen ist eine ethische Risikoanalyse als eigenes Arbeitspaket Teil des Projekts. Werden durch innovative Forschung die Grenzen des Möglichen im Artenschutz verschoben, entstehen auf der einen Seite neue, bislang nicht ausreichend evaluierte Risiken und auf der anderen Seite ethische Fragestellungen, die das Wohl von einzelnen Individuen, den Gedeih einer ganzen Unterart sowie komplexe sozial-ökologische Fragen zusammenführen. Diese neuen Risiken und ethischen Fragen werden im Projekt „BioRescue“ systematisch analysiert und diskutiert, in den Diskurs werden dabei auch relevante Stakeholder sowie die interessierte Öffentlichkeit eingebunden.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert die deutschen Partner des BioRescue-Konsortiums. Am IZW wird das Projekt in der Abteilung für Reproduktionsmanagement durchgeführt, unterstützt durch genetische Analysen der Abteilung für Evolutionsgenetik.

 

BioRescue in den Medien - ausgewählte aktuelle Beiträge

22.04.2021 | Phys.org BioRescue creates four new northern white rhino embryos

02.04.2021 | Deutschlandfunk Forschen in Corona-Zeiten - Ein Jahr allein zu Haus?

12.03.2021 | Terra mater How to Save a Species When There Are Only Two Females Left

08.03.2021 | Campus Talks ARD-Alpha Warum muss das Nashorn in die Petrischale?

02.09.2020 | The Independent Covid deals a blow to saving critically endangered Northern White rhino

18.08.2020 | abcNEWS More eggs harvested from last 2 northern white rhinos

18.08.2020 | SWIswissinfo Scientists harvest more eggs from near-extinct northern white rhino

09.08.2020 | SkyNews Scientists try to create first rhino test tube baby to save near-extinct species

06.07.2020 | Mongabay For two rhino species on brink of extinction, it’s collaboration vs. stonewalling

30.06.2020 | Spiegel Online Nashorn-Rettungsversuch: Sie sind die letzten ihrer Art

18.06.2020 | BILD Rettung für die Nashörner, Serengeti Park bei Projekt dabei

17.06.2020 | ScienceDaily Oocyte collection and embryo creation in southern white rhinos

17.06.2020 | Phys.Org Researchers perform southern white rhino oocyte collection and embryo creation

16.06.2020 | RTL Vom Aussterben bedroht: Serengeti-Park Hodenhagen hilft bei Rettung der Breitmaulnashörner

16.06.2020 | la Repubblica Rinoceronte bianco del nord, nuove speranze di salvarlo dall'estinzione

25.04.2020 | Süddeutsche Zeitung Tiere: Forschung zur Rettung von Nashorn-Unterart "auf Eis"

14.04.2020 | BBC Northern white rhinos: The audacious plan that could save a species

14.04.2020 | La Repubblica Kenya, un laboratorio italiano salverà il rinoceronte bianco

18.01.2020 | Spektrum der Wissenschaft Nördliches Breitmaulnashorn: »Künstliche Befruchtung ist die einzige Chance zur Rettung«

17.01.2020 | India Today Only 2 left: Researchers create new embryo made of nearly extinct rhino species

15.01.2020 | Zeit Online Künstliche Befruchtung: Forscher zeugen Embryo von fast ausgestorbener Nashornart

15.01.2020 | Daily Mail Third embryo created in efforts to save northern white rhino

08.12.2019 | BBC These Two Rhinos Are The Last Of Their Kind | Seven Worlds, One Planet | BBC Earth

 

Ausgewählte Publikationen

Hildebrandt TB, Hermes R, Goeritz F, Appeltant R, Colleoni S, de Mori B, Diecke S, Drukker M, Galli C, Hayashi K, Lazzari G, Loi P, Payne J, Renfree M, Seet S, Stejskal J, Swegen A, Williams SA, Zainuddin ZZ, Holtze S.  (2021). The ART of bringing extinction to a freeze - History and future of species conservation, exemplified by rhinos. Theriogenology. 169:76-88. doi: 10.1016/j.theriogenology.2021.04.006. Epub 2021 Apr 18. PMID: 33940218.

Biasetti P, de Mori B (2021). The Ethical Matrix as a Tool for Decision-Making Process in Conservation. Frontiers in Environmental Science, 9, 110.

Hayashi K, Galli C, Diecke S., Hildebrandt TB. (2021). Artificially produced gametes in mice, humans and other species. REPROD FERT DEVELOP. 33, 91-101. doi:10.1071/RD20265

de Mori B, Spiriti MM, Pollastri I, Normando S, Biasetti P, Florio D, Andreucci F, Colleoni S, Galli C, Göritz F, Hermes R, Holtze S, Lazzari G, Seet S, Zwilling J, Stejskal J, Mutisya S, Ndeereh D, Ngulu S, Vigne R, Hildebrandt TB.  (2021). An Ethical Assessment Tool (ETHAS) to Evaluate the Application of Assisted Reproductive Technologies in Mammals’ Conservation: The Case of the Northern White Rhinoceros (Ceratotherium simum cottoni). ANIMALS. 11, 312. doi:10.3390/ani11020312

Hildebrandt TB*, Holtze S*, Biasetti P, Colleoni S, de Mori B, Diecke S, Göritz F, Hayashi K, Hayashi M, Hermes R, Kariuki L, Lazzari G, Mijele D, Mutisya S, Ndeereh D, Ngulu S, Seet S, Zwilling J, Zywitza V, Stejskal J, Galli C. (2021). Conservation Research in Times of COVID-19–The Rescue of the Northern White Rhino. J APPL ANIM ETH RES. 20, 1(aop):1-22. doi:10.1163/25889567-BJA10009

Hermes R, Göritz F, Wiesner M, Richter N, Mulot B, Alerte V, Smith S, Bouts T, Hildebrandt TB (2020): Parturition in white rhinoceros. THERIOGENOLOGY 156, 181-188. doi:org/10.1016/j.theriogenology.2020.06.035

Hildebrandt TB*, Hermes R*, Colleoni S, Diecke S, Holtze S, Renfree MB, Stejskal J, Hayashi K, Drukker M, Loi P, Göritz F, Lazzari G, Galli C (2018): Embryos and embryonic stem cells from the white rhinoceros. NAT COMMUN 9, 2589. doi:10.1038/s41467-018-04959-2

Hermes R, Hildebrandt TB, Göritz F (2018): Cryopreservation in rhinoceros - setting a new benchmark for sperm cryosurvival. PLOS ONE 13, e0200154. doi:10.1371/journal.pone.0200154

Saragusty J, Diecke S, Drukker M, Durrant B, Ben-Nun I, Galli C, Göritz F, Hayashi K, Hermes R, Holtze S, Johnson S, Lazzari G, Loi P, Loring JF, Okita K, Renfree MB, Seet S, Voracek T, Stejskal J, Ryder OA, Hildebrandt TB (2016): Rewinding the process of mammalian extinction. ZOO BIOL 35, 280-292. doi:10.1002/zoo.21284

Saragusty J, Osmers J-H, Hildebrandt TB (2016): Controlled ice nucleation - is it really needed for large-volume sperm cryopreservation? THERIOGENOLOGY 85, 1328-1333. doi:10.1016/j.theriogenology.2015.12.019

Hermes R, Schwarzenberger F, Göritz F, Oh S, Fernandes T, Bernardino R, Leclerc A, Greunz E, Mathew A, Forsyth S, Saragusty J, Hildebrandt TB (2016): Ovarian down regulation by GnRF vaccination decreases reproductive tract tumour size in female white and greater one-horned rhinoceroces. PLOS ONE 11, e0157963. doi:10.1371/journal.pone.0157963.

Arav A, Saragusty J (2016): Directional freezing of sperm and associated derived technologies. ANIM REPROD SCI 169, 6-13. doi:10.1016/j.anireprosci.2016.02.007.

Prieto MT, Sanchez-Calabuig MJ, Hildebrandt TB, Santiago-Moreno J, Saragusty J (2014): Sperm cryopreservation in wild animals. EUR J WILDL RES 60, 851-864. doi:10.1007/s10344-014-0858-4

Galateanu G, Hermes RSaragusty J, Göritz F, Potier R, Mulot B, Maillot A, Etienne P, Bernardino R, Fernandes T, Mews J, Hildebrandt TB (2014): Rhinoceros Feet Step Out of a Rule-of-Thumb: A Wildlife Imaging Pioneering Approach of Synchronized Computed Tomography-Digital Radiography. PLOS ONE 9, e100415. doi:10.1371/journal.pone.0100415

Arav A, Saragusty J (2014): Directional freezing of spermatozoa and embryos. REPROD FERTIL DEV 26, 83-90. doi:10.1071/Rd13295