Neuronen aus embryonalen Stammzellen - im Labor klappt’s bereits

Ersatz für zugrunde gegangene Hirnzellen - dies ist eine der großen Hoffnungen, die die Forschung an embryonalen Stammzellen vorantreibt. Doch bevor man damit Parkinsonkranke oder Hirninfarkt-Patienten erfolgreich behandeln kann, müssen die Forscher lernen, wie sie die gewünschten Nervenzellen aus Stammzellen herstellen. Inzwischen ist es ihnen immerhin gelungen, gezielt Nervenzellen mit Eigenschaften zu züchten, die für bestimmte Hirnregionen typisch sind. Damit sind sie einer Zelltherapie mit Stammzellen einen Schritt näher gekommen.

Embryonale Stammzellen kann man in Kultur gut züchten

Eine Zelltherapie aus embryonalen Stammzellen für Patienten mit Gehirnerkrankungen zu entwickeln ist kein Sonntags-Spaziergang. Das stellte der deutsche Stammzellforscher Oliver Brüstle beim Neurologenkongreß in Mannheim klar. Dennoch sieht der Professor für Rekonstruktive Neurobiologie von der Universität Bonn viele Chancen, in dem, wie er selbst sagte, ethisch umstrittenen Verfahren. So lassen sich embryonale Stammzellen im Gegensatz zu adulten Stammzellen im Labor sehr gut und praktisch unbegrenzt vermehren. Zudem kann man sie auch gut genetisch verändern - und das kann nötig sein, wenn man nur bestimmte Nervenzelltypen herstellen will.

Einige Hindernisse auf dem Weg zu einer Zelltherapie mit embryonalen Stammzellen hat man inzwischen schon überwunden. So ist es schon lange kein Problem mehr, aus Stammzellen durch geeignete Kulturbedingungen Vorläuferzellen von Neuronen zu machen, also neuronale Stammzellen. Dafür gebe es inzwischen viele Kultur-Rezepturen, so Brüstle. Sie haben allerdings einen Nachteil: Meist schlagen nicht alle Zellen den neuronalen Pfad ein, einige Zellen entwickeln andere Gewebetypen, und das ist nicht gerade etwas, was man im Gehirn haben will. Zellen, die man ins Gehirn überträgt, sollten zu 100 Prozent Nervengewebe bilden, und nicht auch noch Haut und Knochen.

Neuronale Stammzellen lassen sich bereits zuverlässig isolieren

Inzwischen, so Brüstle, sei es gelungen, aus embryonalen Stammzellen neuronale Stammzellen zu isolieren, die tatsächlich nichts anderes als Nervengewebe machen. Auf dem Kongreß stellte der Forscher Daten von neuronalen Stammzellen vor, die sich in Kultur stabil vermehren ließen, ohne ihre Präferenz fürs Nervengewebe zu ändern. Gibt man zu solchen Zellen Wachstumsfaktoren, differenzieren sie ausschließlich zu Neuronen, Astrozyten und Glia-Zellen. Pflanzt man die Stammzellen in die Gehirne von Mäusen ein, bilden sie auch dort Nervengewebe. Die entstandenen Neuronen integrieren sich gut in das Gehirn, allerdings dauert das überraschend lange: Erst nach knapp fünf Monaten waren die Neuronen mit anderen Nervenzellen verschaltet und verarbeiteten Signale, fanden die Forscher heraus.

Zwar ist es schon ein Fortschritt, aus Stammzellen gezielt funktionierendes Nervengewebe zu erzeugen, doch für eine Zelltherapie bei Menschen reicht dies noch nicht aus. Denn bei einer Zelltherapie will man, daß aus den transplantierten Stammzellen möglichst nur Neuronen und nicht noch Astrozyten oder Glia-Zellen wachsen. Und man will, daß Neuronen mit ähnlichen Eigenschaften entstehen, wie die, die zugrunde gegangen sind. Die Neuronen, die jedoch aus den kultivierten Stammzellen entstehen, kennen offenbar nur ein Standardprogramm: Sie entwickeln sich zu Nervenzellen mit Eigenschaften, und zwar zu Neuronen, die den hemmenden Transmitter Gamma-Buttersäure (GABA) produzieren - aber das sind nicht unbedingt die Neuronen, die man züchten will.

Brüstle und seine Kollegen haben für dieses Problem möglicherweise eine Lösung gefunden. Sie schleusten in neuronale Stammzellen ein bestimmtes Gen ein, das für die Gehirnentwicklung wichtig ist. Es brachte die Stammzellen dazu, ausschließlich Nervenzellen zu bilden. Und nicht nur das: Die entstandenen Nervenzellen hatten jetzt auch andere Eigenschaften - sie produzierten den erregend wirkenden Transmitter Glutamat.

Mit solchen Eingriffen soll es eines Tages gelingen, neuronale Stammzellen so zu programmieren, daß sie jeden gewünschten Nervenzelltyp bilden. Dann erst wäre wohl die Zeit reif, sie auch bei Menschen anzuwenden.

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