Forschung an Stammzellen – grosses Potential

Autor: UliBB

Wie ein Lauffeuer verbreitet sich die Nachricht weltweit durch die Presse: Barack Obama hebt das bislang in den USA bestehende Verbot an embryonalen Stammzellen zu forschen auf und will diesen Forschungszweig staatlich fördern. Zuvor galt die Regelung, dass die Arbeit in diesem Bereich nur dann erlaubt ist, wenn die embryonalen Stammzellen vor 2001 gewonnen wurden. Der Prozess der Verschmelzung von weiblicher Eizelle und männlichem Samen, der zur Entstehung eines Embryos führt, fällt in Deutschland unter das Embryonenschutzgesetz und darf einzig einer Schwangerschaft dienen. Forschung an diesen Zellen ist in Deutschland nur an importierten embryonalen Stammzellen erlaubt, die zudem vor dem 01 Mai 2007 entstanden sein müssen. Dies ist eine Neuregelung des Stichtages, die im April 2008 erlassen wurde, nachdem die Forscher die bis dato gültige Regulierung der Nutzung von Stammzell-Linien die vor 2002 entstanden sind kritisiert hatten. In anderen EU Ländern sind die Regeln nicht ganz so stringent, da die Untersuchung von ES Zellen, die bei einer künstlichen Befruchtung `übrig´ blieben, erlaubt ist. Einige aber verbieten die Forschung in diesem Bereich komplett, wie das Beispiel Irland zeigt. Andere, wie zum Beispiel Israel, dass auf diesem Gebiet zu den Vorreitern zählt, beruft sich auf eine “andere” Definition von “Leben”, die mit den Formulierungen der Tora einhergeht. Demnach sind wenige Tage alte Embryonen keine “Leben” und dürfen zu Forschungszwecken verwendet werden.

Die Debatte ob diese Forschung erlaubt sein sollte dauert an. Nach Ansicht Vieler darf eine befruchtete Eizelle, die einen Embryo hervorbringen kann und somit einem neuen Leben entspricht, nicht getötet werden indem man sie zerlegt. Dennoch ist die Frage, ob es besser ist, einen solchen Embryo der beispielsweise bei einer künstlichen Befruchtung übrig bleibt lieber in Stickstoff einzufrieren, um ihn letztendlich nach ein paar Jahren zu entsorgen. Ebenso fraglich ist warum dann eine Abtreibung erlaubt ist und was letztendlich mit diesem kleinen Leben geschieht. Es ist ein ethisches Dilemma und sicher sind die Gegner der Stammzellforschung auch Gegner der künstlichen Befruchtung und der Abtreibung, denn sonst wäre diese Argumentation nicht kongruent. Egal wie die Einstellung nun ist, Kontrollmechanismen sind von grosser Bedeutung um den Missbrauch und eine Kommerzialisierung zu verhindern oder zumindest einzudämmen.

Was geschieht nach der Befruchtung der Eizelle und wieso schreien die Forscher nach ihrer wissenschaftlichen Nutzung?
Nach der Befruchtung der Eizelle beginnt die diploide Zelle sich zu teilen. Bereits nach einem Tag sind es 4 Zellen, am Dritten Tag nach Befruchtung bereits acht. Besonders interessant für Forschugnszwecke ist das 8-Zell Stadium. Zu diesem Zeitpunkt sind die Zellen omni- oder totipotent, d.h. dass jede dieser Zellen noch das Potential besitzt zu jedem Zelltyp zu differenzieren. Genau dies ist die Schlüsselfunktion, die Sie in der Forschung einnehmen. Die Hoffnung ist nämlich aus diesen, in der Presse gerne als `Alleskönner´bezeichneten Zellen, Therapieansätze für bislang unheilbare Krankheiten zu entwicklen. Ganz oben auf der Liste stehen hier die immer wieder genannten Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer oder Diabetes. Die Hoffnung ist aber auch Rückenmarksverletztungen zu therapieren, oder die Zellen soweit zu differenzieren, um ganze Organe nachwachsen zu lassen.

Um den ethischen Problemen zu entgehen und auch weil diese Verbote bestehen, versucht die Wissenschaft alternative Ansätze. So wird versucht das Potential postembryonischer Stammzellen zu erfassen, die in verschiedenen Bereichen des Körpers auch nach der Geburt vorkommen. Darunter werden alle Stammzellen zusammengefasst, die nach der Embryonalentwicklung vorhanden sind. Sie sind allerdings nicht mehr omnipotent, können also nicht mehr zu jedem Zelltyp ausdifferenzieren. Dennoch haben sie immerhin ein multipotentes Potential und können, je nach Gewebe aus dem sie stammen, verschiedene spezialisierte Zelltypen hervorbringen. Dieser Zelltyp ist im Knochenmark, Gehirn, der Nabelschnur, Leber, Haut und Bauchspeicheldrüse zu finden und wird auch bereits therapeutisch eingesetzt. Dafür muss der Zelltyp allerdings isoliert und eingefroren oder in Zellkultur gehalten werden, um ihn dem Patienten wieder zufügen zu können.
Die Forschung in diesem Bereich ist unter anderem deshalb so wichtig, weil noch zu wenig bekannt ist über die Prozesse die zur Differenzierung bestimmter Zellen aus ihren Vorläufern führen. Wieso differenzieren Stammzellen zu einem bestimmten Zeitpunkt und woher wissen sie welchen Zelltyp sie bilden sollen? Adulte oder auch embryonale Stammzellen weisen nämlich die Eigenschaft auf in Zellkultur spontan zu differenzieren und somit ihre pluripotente Eigenschaft zu verlieren. Im Menschen kommen Stammzellen nach der Geburt in definierten Bereichen vor. Diese sogenannten Stammzellnieschen, sprich das umgebende Gewebe, beinhaltet Faktoren, welche das Schicksal der Zellen lenken und bestimmen.

Erfolgversprechende Forschung und Therapieansätze werden beispielsweise im Bereich der hämatopoetischen Stammzellen erzielt. Sie entstammen aus dem Knochenmark und werden in das Blut ausgeschwämmt, um dort die verschiedenen Blutzellen (Erythrozyten, Lymphozyten, Granulozyten, Thrombozyten und Monozyten) zu bilden.
Ein Beispiel für die Anwendung bei Blutkrebs zeigt die Arbeit in Heidelberg, die im folgenden Film, der im Auftrag des BMBF erstellt wurde, beschrieben wird.

Alternative Ansätze um Zellen zu gewinnen oder zu erzeugen, die multipotente oder womöglich pluripotente Eigenschaften haben, ist die Herstellung von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS). Dafür wird ein als Reprogrammierung bezeichneter Prozess angewandt, indem verschiedene Gene (Oct4, Sox2, c-Myc und Klf4) mittels eines Retrovirus in die Zelle eingeschleust werden. Leider führten in vivo Versuche mit diesen reprogrammierten Zellen in Mäusen teilweise auch zur Entwicklung von Tumoren. Um dies zu verhindern zeigte eine 2007 publizierte Arbeit einen Ansatz in dem aus einer Modellmaus mit Sichelzellanämie Zellen isoliert wurden, um sie zu reprogrammieren und aus den gewonnenen iPS Zellen das kanzerogene Gen c-Myc wieder zu entfernen. Nachdem in diesen Zellen auch das die Sichelzellanämie auslösende krankhafte Gen des Hämoglobins durch das gesunde ausgetauscht wurde, konnten sie therapeutisch bei den Mäusen angewandt werden und zur Linderung der Symptome führen. Damit wurde gezeigt, dass solche Methoden grundsätzlich möglich sind, bis es allerdings zu einer Anwendung beim Menschen kommt muss noch viel geschehen.
Weitere aktuelle Arbeiten auf diesem Gebiet streben eine Entschärfung der Reprogrammierungstechnik an, die hier (1, 2) beschrieben sind.

Ein zu schneller Sprung zur klinischen Anwendung von Stammzellen ist gefährlich. Denn, dass die therapeutische Anwendung mit fetalen aber nicht mehr omnipotenten Stammzellen furchtbare Auswirkungen haben kann, zeigte der hier beschriebene Artikel von Amariglio et al., der Anfang des Jahres publiziert wurde. Dennoch ist und wird dieser Ansatz in Zukunft weiter verfolgt werden, da die Stammzelltherapie momentan der grosse Hoffnungsträger ist um eine Menge medizinischer Probleme zu lösen. Zu verlockend sind die Möglichkeiten um diese Richtung nicht weiter einzuschlagen und zu erforschen.


Links und Literatur:

Eamon Geoghegan and Lucy Byrnes (2008). Mouse induced pluripotent stem cells. Int. J. Dev. Biol. 52, DOI: 10.1387/ijdb.082640eg

Jacob Hanna, Marius Wernig, Styliani Markoulaki, Chiao-Wang Sun, Alexander Meissner, John P. Cassady, Caroline Beard, Tobias Brambrink, Li-Chen Wu, Tim M. Townes, Rudolf Jaenisch( 2007). Treatment of Sickle Cell Anemia Mouse Model with iPS Cells Generated from Autologous Skin. Science 21 (318), DOI: 10.1126/science.1152092

Entschärfung reprogrammierter Stammzellen: (1, 2)

Stammzelltherapie versagt: 1

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Kategorie: Wissenschaft und Gesellschaft

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RSSKommentare (2)

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  1. Tobias sagt:

    Merci, schöner Überblick. Vor ein paar Wochen ist ein Paper von zwei US-Amerikanishen Gruppen erschienen, die ohne Retroviren reprogrammieren konnten. Habe den Link leider nicht zur Hand momentan…
    Gruß

    [Antwort]

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