Ärzte Zeitung, 13.02.2004

Forscher verstehen die Sprache der Zellen immer besser

Wer Organe aus Stammzellen züchten will oder neue Arzneien gegen Krebs sucht, muß wissen, wie Zellen miteinander kommunizieren

Als es US-Wissenschaftlern Ende 1998 gelungen war, aus sieben Tage alten Embryonen von Menschen Stammzellen zu gewinnen, die sich züchten und vermehren ließen, da begann weltweit fast über Nacht die Stammzelleuphorie.

Von Philipp Grätzel von Grätz

Gestell mit Zellkulturröhrchen mit menschlichen Stammzellen. Foto: dpa/lno

Embryonale Stammzellen, so die damalige Vorstellung, sind Alleskönner. Clevere Wissenschaftler, so schien es, müssen ihnen nur die richtigen Anweisungen geben, und schon verwandeln sie sich bereitwillig in Leber-, Herz- oder Gehirnzellen, ja sogar in ganze Organe, die dann in beliebiger Zahl zur Verfügung stehen würden.

Stammzellen gehören zu den heißesten Forschungsthemen

Kein Rausch ohne Kater: Auch in der Stammzellmedizin ist die Euphorie mittlerweile der Realität gewichen. Doch noch immer gehören Stammzellen zu den heißesten Forschungsthemen der Biomedizin. Auf der vom Bundesforschungsministerium koordinierten Sonderschau Medica Vision in Düsseldorf hat der Heidelberger Stammzellexperte Professor Anthony Ho die Idee vom Baukasten Mensch auf ihre Wirklichkeitsnähe überprüft - fünf Jahre nachdem ein Forscherteam um Dr. James Thomson von der Universität von Wisconsin erstmals humane embryonale Stammzellen gezüchtet hat.

Nicht entschieden ist bisher die Frage, ob für eine künftige Organerzeugung embryonale Stammzellen besser geeignet sind als adulte Stammzellen. Die Verwendung embryonaler Zellen ist bekanntlich mit ethischen Problemen behaftet. Bei adulten Stammzellen ist dagegen die Fähigkeit zur Differenzierung geringer.

Wie viele seiner Kollegen glaubt Ho allerdings, daß der Unterschied zwischen adulten und embryonalen Zellen bald verwischt wird. "Wir haben in den vergangenen fünf Jahren die Sprache grob verstanden, in der Stammzellen untereinander und mit dem umliegenden Gewebe kommunizieren", sagt er.

Und er ist sich sicher: Wenn es Forschern auch noch gelingt, in die linguistischen Feinheiten der Botenstoff-Grammatik einzudringen, dann sollte es möglich sein, Zellen von Erwachsenen so zu beeinflußen, daß sie die zwei begehrten Eigenschaften annehmen, die ihre embryonalen Geschwister so attraktiv machen: ewige Vermehrbarkeit, ohne zu entarten, und eine fast unbeschränkte Umwandlungsfähigkeit in jedes gewünschte Gewebe.

Prinzipiell ist es möglich, Zelltypen umzuwandeln

Daß es prinzipiell möglich ist, mit gezielt genutzten Botenstoffen einen Zelltyp in einen anderen zu umzuwandeln, belegen Versuche mit Knochenmarkzellen von Mäusen. Und Amphibien können nach einer Verletzung sogar Beine komplett neu bilden, und zwar aus Zellen, die sich bei Bedarf in die Alleskönner der Embryonalzeit zurück verwandeln.

Bei Menschen allerdings will diese Rückentwicklung noch nicht so recht gelingen. Doch Forscher wie Ho versuchen, die Mechanismen zu ergründen, mit denen sich Zellen gezielt reprogrammieren lassen. Lernen können die Forscher dabei auch von Krebspatienten.

Ein Beispiel: Bei einer bestimmten Leukämie-Art geschieht etwas, was Forscher, die Organe bauen möchten, gerne kontrolliert beherrschen würden: Zellen, die lange Zeit tadellosen Dienst bei der Bluterzeugung geleistet haben, verlieren ihre Expertise und beginnen plötzlich, sich unkontrolliert zu vermehren.

Bei Krebs haben Zellen ein Kommunikationsproblem

Diesen Vorgang versteht Ho als ein Kommunikationsproblem: Die entsprechenden Zellen verstehen nicht mehr, was ihre Umgebung von ihnen erwartet. Ho weist darauf hin, daß der neue Tyrosinkinase-Hemmer Imatinib (Glivec®) in Leukämiezellen ein Molekül blockiert, das für Wechselwirkungen zwischen Zellen zuständig ist.

Imatinib wird etwa bei chronischer myeloischer Leukämie verabreicht. Wer herausfinden will, wie sich Zellen zur Organerzeugung umprogrammieren lassen, der kann also von Medikamenten lernen, die bei Krebszellen die Zellkommunikation beeinflussen.

Erforschung der Zellsprache liefert neue Ideen für Arzneien

Stammzellen der Blutbildung werden zu einem Modell für Stammzellen überhaupt. Umgekehrt ist auch möglich, daß die Erforschung der Zellsprache Ärzten und Wissenschaftlern Ideen für neue Arzneien gibt.

Auch wenn die Stammzellforschung so schnell kein Ersatzteillager für beschädigte Organe liefert, so ist das Wissen über die Zellkommunikation zumindest für andere medizinische Bereiche, etwa für die Krebsforschung, sehr wertvoll.

FAZIT

Wenn Wissenschaftler die Kommunikation von Zellen in einem Gewebe verstehen, dann können sie die Zellen prinzipiell auch umprogrammieren, so daß sich daraus in Zukunft Ersatzgewebe züchten läßt. Um die Zellsprache zu entschlüsseln, studieren Forscher unter anderem Prozesse bei der Krebsentstehung.

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