Ärzte Zeitung online, 07.10.2010

Verjüngung von Körperzellen: Bis zur klinischen Anwendung ist es noch weit

Verjüngung von Körperzellen: Bis zur klinischen Anwendung ist es noch weit

BERLIN (gvg). Vor über vier Jahren gelangte der japanische Forscher Professor Shinya Yamanaka aus Kyoto zu wissenschaftlichem Weltruhm. Er erzeugte aus ausdifferenzierten, adulten Körperzellen von Mäusen durch genetische Reprogrammierung pluripotente Stammzellen. Was ist daraus geworden? Ein Zwischenbericht.

Verjüngung von Körperzellen: Bis zur klinischen Anwendung ist es noch weit

Mikroskopisches Bild von Alveolarmakrophagen (Freßzellen), hier aus der Lunge eines Rauchers. Fresszellen werden inzwischen aus Stammzellen gezüchtet.

© Dr. Bernhard Wiedemann

Yamanakas Experimente aus dem Jahr 2006 waren vor allem deswegen so verblüffend, weil sie vergleichsweise einfach waren. Mit Hilfe von nur vier so genannten Pluripotenzfaktoren gelang es ihm, ganz normale Zellen so umzuprogrammieren, dass sie sich genau wie embryonale Stammzellen verhielten. Als die Erzeugung dieser induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) dann auch noch mit menschlichen Zellen, etwa aus der Haut von Patienten, funktionierte, schien es, als sei ein großes ethisches Dilemma salomonisch aus dem Weg geräumt worden. Denn iPS-Zellen versprechen den gleichen therapeutischen Nutzen wie embryonale Stammzellen, nur dass für ihre Erzeugung keine Embryonen benötigt werden.

Therapieansatz ist in der Hämatologie verlockend

Bei der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Hämatologie und Onkologie (DGHO) in Berlin berichtete die Stammzellexpertin Dr. Claudia Lengerke von der Universität Tübingen am Beispiel der hämatologischen Forschung über die Schwierigkeiten, die zu bewältigen sind, wenn eine klinische Anwendung der iPS-Zellen angestrebt wird. Grundsätzlich ist die iPS-Perspektive in der Hämatologie sehr verlockend: Durch patientenindividuelle iPS-Zellen könnten maßgeschneiderte Blutprodukte hergestellt werden. Und Patienten mit genetischen Erkrankungen der Blutkörperchen ließen sich therapieren, wenn es gelänge, aus patienteneigenen iPS-Zellen hämatopoetische Stammzellen zu erzeugen und zu transfundieren, nachdem zuvor der jeweilige Gendefekt repariert wurde.

Fresszellen lassen sich bereits problemlos herstellen

Kurz vor der Verwirklichung stehen diese Visionen freilich noch nicht. Zwar lassen sich iPS-Zellen beim Menschen gut erzeugen und in Zellkultur vermehren. "Die effiziente Differenzierung der iPS-Zellen in unterschiedliche Zelltypen ist aber schon ein Thema, das noch stärker bearbeitet werden muss", so Lengerke. Zwar lassen sich in der Hämatologie durch Zugabe diverser Botenstoffe problemlos Monozyten und Makrophagen aus iPS-Zellen anzüchten. Bei B- und T-Zellen wird es allerdings schon schwieriger. "Und was wir bisher noch überhaupt nicht effizient kultivieren konnten, sind hämatopoetische Stammzellen", betonte die Expertin.

Ein offener Punkt ist auch immer noch die Frage, ob sich humane embryonale Stammzellen und iPS-Zellen hinsichtlich ihrer Pluripotenz wirklich nicht unterscheiden. In einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift "Nature" beschrieben Wissenschaftler kürzlich, dass die Effizienz der Differenzierung bei iPS-Zellen auch davon abhängt, woher die reprogrammierten Ausgangszellen stammen: Wurden Blutzellen reprogrammiert, fiel die Differenzierung in Richtung Blutzellen leichter. Wurden Fibroblasten reprogrammiert, war die Erzeugung von Knochenzellen sehr effizient. "Es scheint eine Art epigenetisches Gedächtnis bei iPS-Zellen zu geben, das in Zellkultur aber möglicherweise gelöscht werden kann", so Lengerke. Epigenetische Merkmale sind chemische Veränderungen der DNA, etwa durch Anhängen von Methyl-Molekülen.

Die Zellen lassen sich gut für Toxikologietest verwenden

Auch wenn eine Anwendung der iPS-Zellen bei Patienten mit hämatologischen Erkrankungen demnach nicht unmittelbar vor der Tür steht: Ihren medizinischen Wert könnten diese Zellen durchaus schon früher unter Beweis stellen. "Sie können zum Beispiel gut für Toxikologietests eingesetzt werden. Möglich geworden ist durch die iPS-Zellen auch die Konstruktion von Krankheitsmodellen, die auf echten Patientenzellen basieren."

Wie ein solches Krankheitsmodell aussehen kann, zeigte eine iPS-Arbeitsgruppe um George Daley in Boston. Sie hat in menschlichen embryonalen Stammzellen mehrere Gene ausgeschaltet und ein menschliches Modell der Fanconi-Anämie konstruiert, mit dem Daley zeigen konnte, wo genau in der Bildungskette roter Blutkörperchen das Problem auftritt. Solche Modellierungen sollen mit Hilfe von iPS-Zellen jetzt auch ohne embryonale Stammzellen versucht werden. Erste Schritte dahin hat Daley schon unternommen: Er hat diverse krankheitsspezifische iPS-Zelllinien erzeugt und stellt diese Forschern in aller Welt zur Verfügung. Darunter finden sich seltene Immundefekte und Erbkrankheiten, aber auch häufige Erkrankungen wie Parkinson und der Typ-1-Diabetes.

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