Die Schönheit der Schafe ist faszinierend – Foto: Grzegorz Grzywaczewski

Stell dir vor, der Schlüssel zur Behandlung von Herz- und Gehirnerkrankungen oder sogar seltenen genetischen Störungen läge nicht in hochentwickelten Laboren, sondern auf Weiden, inmitten einer Schafherde. Klingt das nach Science-Fiction? Und doch werden Schafe, diese sanften Herdentiere, zu einem immer wichtigeren Werkzeug in der Biomedizin. In einer Übersichtsarbeit, die bereits vor einiger Zeit, im Jahr 2022, in der Zeitschrift Biology veröffentlicht wurde, erläutern die Wissenschaftler Ashik Banstola und John N. J. Reynolds von der University of Otago in Neuseeland, warum Schafe ein ideales „Großtiermodell“ für die Erforschung menschlicher Erkrankungen sind. In einer Zeit, in der nur 10–20 % neuer Arzneimittel den Weg von präklinischen Studien in Therapien für Menschen schaffen, ist die Wahl des geeigneten Tiermodells entscheidend. Schafe schließen mit ihrer anatomischen und physiologischen Nähe zum Menschen eine Lücke, die Mäuse oder Ratten nicht überbrücken können.

Warum ausgerechnet Schafe? Traditionelle sogenannte Kleintiermodelle, also Nagetiere, sind kostengünstig, leicht zu halten und vermehren sich schnell, haben aber gravierende Nachteile: Ihr Gehirn ist lissenzephalisch (glatt, ohne Falten), und ihr Körper ist zu klein, um medizinische Geräte im menschlichen Maßstab zu testen. Schafe bieten als große Säugetiere mehr: ein gyrencephalisches Gehirn (mit Falten, wie beim Menschen), eine längere Trächtigkeitsdauer (ca. 5 Monate), eine längere Lebensspanne (bis zu 12 Jahre) und Ähnlichkeiten in den Organstrukturen. Ihr Herz wiegt beispielsweise etwa 300–400 g, wodurch sich in kardiologischen Studien menschliche Bedingungen simulieren lassen. Wie die Daten der Übersichtsarbeit zeigen, nimmt die Zahl der Studien mit Schafen seit den 1950er-Jahren zu – mit einem Höhepunkt in den 1970er-Jahren; heute konzentrieren sie sich vor allem auf Neurologie, Kardiologie und das Atmungssystem. Länder wie Australien, Neuseeland und die USA sind in diesem Bereich führend und nutzen Schafe zur Modellierung von Krankheiten, die bei ihnen natürlich auftreten oder experimentell induziert werden.

In der Neurologie sind Schafe besonders deutlich präsent. Ihr relativ großes Gehirn (ca. 140 g) ermöglicht eine präzise Bildgebung mittels MRT, fMRT oder DTI – Instrumente, die auch in Kliniken für Menschen eingesetzt werden. So reproduziert beispielsweise ein durch Toxine wie MPTP oder 6-OHDA induziertes Parkinson-Modell (PD) Symptome wie Zittern und Muskelsteifheit und erlaubt sogar das Testen der tiefen Hirnstimulation (DBS) im menschlichen Maßstab. Studien von Hammock aus den 1980er-Jahren zeigten, dass Schafe menschenähnliche Symptome entwickeln, was den Weg für Tests von Gentherapien eröffnete. Ähnlich ist es bei der Huntington-Krankheit (HD): Transgene Schafe mit einer HTT-Mutation entwickeln Proteinaggregate im Gehirn, was in Mausmodellen nicht gelingt. Die Batten-Krankheit (CLN5), eine seltene neurodegenerative Erkrankung bei Kindern, hat ein natürliches Modell bei Schafen der Rasse Hampshire, bei denen eine in die Hirnventrikel injizierte Gentherapie die Symptome verzögert – ein Erfolg, der sich auf den Menschen übertragen lassen könnte. Sogar bei Epilepsie dienen Merinoschafe der Untersuchung fokaler Anfälle unter Einsatz von EEG und fMRT.

Nicht nur das Gehirn – Schafe revolutionieren auch die Kardiologie. Ihr Herz-Kreislauf-System ähnelt dem des Menschen, was das Testen von Klappenprothesen oder Stents ermöglicht. In einer Studie wurden Schafe zur Implantation einer modifizierten Pulmonalklappe in ein schlagendes Herz unter Einsatz der Echokardiografie verwendet. In der Orthopädie modellieren sie Osteoporose (induziert durch Entfernung der Hypophyse) oder die Knochenheilung, wobei Titanimplantate getestet werden. Ihre Knochen sind biomechanisch den menschlichen ähnlich, was sie geeigneter macht als Schweine, die zu schnell wachsen. In der Reproduktionsmedizin simulieren Schafe das polyzystische Ovarialsyndrom (PCOS): Eine pränatale Exposition gegenüber Testosteron verursacht hormonelle Defizite, die denen bei Frauen ähneln. Das maternale-fetale Modell erlaubt die Untersuchung der Pharmakokinetik von Arzneimitteln in der Schwangerschaft, z. B. von Propofol.

Auch Onkologie und Atmungssystem profitieren: Natürlicher Lungenkrebs (OPA) bei Schafen, verursacht durch das Retrovirus JSRV, ahmt das menschliche Adenokarzinom nach. Studien mit Endoskopie zeigen die Tumorprogression. In der Urologie modellieren Schafe die Nierenischämie und dienen zum Testen der schützenden Wirkung von Zink. Sogar in der Transplantationsmedizin werden Schafe für Untersuchungen zu Gebärmutter- oder Nierentransplantationen eingesetzt, mit einer ähnlichen Gefäßanatomie.

Doch Schafe sind nicht nur für die Forschung wichtig – ihre Rolle in der tiergestützten Therapie (AAT), wie in früheren Studien zu Suchterkrankungen oder psychischen Störungen, zeigt einen ganzheitlichen Ansatz. Der Kontakt mit Schafen erhöht den Oxytocinspiegel, reduziert Angst und aktiviert den präfrontalen Kortex, was eine pharmakologische Behandlung ergänzen kann.

Natürlich haben Schafe auch Einschränkungen: Sie sind teurer in der Haltung als Nagetiere und schwieriger genetisch zu manipulieren (auch wenn CRISPR dies verändert). Ethik ist entscheidend – Studien müssen Leiden minimieren. Wie die Autoren jedoch betonen, schließen Schafe die Lücke zwischen kleinen Modellen und Primaten, deren Einsatz deutlich größere Kontroversen auslöst.

Natürlich haben Schafe auch Einschränkungen: Sie sind teurer in der Haltung als Nagetiere und schwieriger genetisch zu manipulieren (auch wenn CRISPR dies verändert). Ethik ist entscheidend – Studien müssen Leiden minimieren. Wie die Autoren jedoch betonen, schließen Schafe die Lücke zwischen kleinen Modellen und Primaten, deren Einsatz deutlich größere Kontroversen auslöst.

Banstola, A., & Reynolds, J. N. J. (2022). The sheep as a large animal model for the investigation and treatment of human disorders. Biology, 11(9), 1251. https://doi.org/10.3390/biology11091251