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Chirurgie 28. März 2007

Tief gekühlt, aber heiß diskutiert

In der Forschung haben Diskussionen über medizinische Chancen und ethische Risiken von Stammzellen seit Jahren Konjunktur. Sicher scheint aber, dass die pluripotenten Zellen in Hinkunft eine wesentliche Rolle spielen werden.

 Babuschka
Aus einer mach viele! Stammzellen beherrschen die asymmetrische Zellteilung: Eine bleibt im Pool, während sich die andere weiterdifferenziert.

Foto: Buenos Dias/photos.com

In der Humanbiologie unterscheidet man grundsätzlich zwei Arten von Stammzellen: Embryonale Stammzellen (ES) und Postembryonale Stammzellen (pES-Zellen). Stammzellen sind für die Medizin der Zukunft deshalb so interessant, weil sie noch nicht ausdifferenziert sind – sie werden deshalb auch als pluripotent oder multipotent bezeichnet.

Allzeit bereit: embryonale Stammzellen

Weiters beherrschen sie die asymmetrische Zellteilung: So können sie ständig organspezifische Tochterzellen bilden und gleichzeitig den Stammzellpool erhalten. Asymmetrische Teilung bedeutet, dass von zwei Tochterzellen eine wieder Stammzelle wird, während die andere ausdifferenziert. Stammzellen können unter entsprechenden Bedingungen vermehrt und angereichert werden.
ES wurden erstmals 1981 aus Mäuseblastozysten isoliert. Sie sind in der Lage, sich in Zellen aller drei Keimblätter sowie in Zellen der Keimbahn zu entwickeln. Allerdings ist es bislang nicht möglich, die Differenzierung der Zellen in vitro zu steuern. Die Reifung kann hintangehalten werden, das Ziel der Entwicklung wird dann aber durch das Milieu im Gewebe bestimmt.
1998 publizierte der US-amerikanische Zellbiologe James Thomson erstmals eine wissenschaftliche Studie über die erfolgreiche Kultivierung von Stammzell-Linien aus sieben Tage alten menschlichen Blastozysten.
Die pluripotenten Zellen werden aus dem Embryoblasten gewonnen. Aber woher kommen diese Embryonen? Bei der In-vitro-Fertilisation entstehen überzählige Embryonen, die in weiterer Folge tiefgefroren gelagert werden. Aus diesen Embryonen werden humane ES (hES-Zellen) gewonnen. Eine weitere umstrittene Quelle für hES sind abgetriebene Feten.
In vitro neigen ES dazu, spontan zu differenzieren. Wird dieser Vorgang aber unterbunden, können sie vermehrt werden. Embryonale Stammzellen können in vivo zu völlig unterschiedlichen Zelltypen ausdifferenzieren. Darin sieht die Forschung auch den kaum zu überschätzenden medizinischen Nutzen. Nämlich spezialisierte Zellen für mögliche Zellersatztherapien zu gewinnen.
Ein gutes Beispiel wäre etwa Morbus Parkison. In Tierversuchen konnte die Krankheit mittels differenzierter ES bereits behandelt werden, allerdings gibt es noch keine Studien mit größeren Säugetieren. An möglichen Problemen mangelt es nicht: hES können nach Transplantation in Versuchstiere Tumoren bilden oder immunologisch abgestoßen werden.

„Dich sollte man klonen ...“

Bis dieses Kompliment Wirklichkeit werden kann, wird noch viel wissenschaftlicher Schweiß verströmt werden. Grundsätzlich ist die Gewinnung von ES Zellen auch aus geklonten Embryonen ja möglich. 1997 wurde mit dem Schaf Dolly erstmals ein Säugetier geklont. Dabei wurde der Kern einer Körperzelle in eine unbefruchtete Eizelle übertragen. Mit etwas Glück entsteht daraus ein Embryo – ein „schafliches“ oder menschliches. Aus diesem Embryo könnten mit dem Zellkernspender immunologisch identische Stammzellen gewonnen werden.
2004 verlautbarte der Südkoreaner Hwang Woo-suk, dass es erstmals gelungen sei, ein menschliches Embryo zu klonen und daraus Stammzelllinien zu gewinnen. Ein Jahr später erschien in Science eine Publikation, der zufolge erstmals maßgeschneiderte hES für einzelne Patienten gewonnen worden wären. Leider stellten sich beide Arbeiten als Fälschungen heraus. Hwang Woo-suk wurde statt Nobelpreisträger Protagonist in einem der größten Fälschungs­skandale der modernen Forschungs­geschichte. Therapeutisches Klonen bleibt bis auf Weiteres hoffnungsfrohe Zukunftsmusik.
Die postembryonalen Stammzellen sind in jedem menschlichen Organismus nach der Geburt ein Leben lang zu finden. Sie sind zuständig für die Bildung spezialisierter Zellen. Gewonnen werden pES aus dem Knochenmark des Beckenknochens oder mittels Stammzellapherese. PES können ebenfalls aus Nabelschnur und Nabelschnurblut, bioptisch aus der Haut, sowie aus dem Blut gewonnen werden. In Zellkulturen angereichert, besitzen pES ein deutlich geringeres Selbsterneuerungsvermögen als ES. Auch sind sie nicht so vielseitig differenzierbar. Hämatologische Stammzellen zum Beispiel können zu verschiedensten Blutzellen heranreifen, jedoch nicht zu Nerven- oder Muskelzellen. Zugehörigkeit zu einem bestimmten Keimblatt könnte also eine Differenzierungsgrenze darstellen, was gegenwärtig aber noch kontrovers diskutiert wird. Für eigene pES besteht beim Spender Immuntoleranz, maligne Entartung wurde bislang noch nie beobachtet.

 Stammzellen in der Schlaganfallforschung

In der Onkologie ein alter Hut

Blutbildende Stammzellen werden im Rahmen der Lymphom- und Leukämiebehandlung seit über 40 Jahren erfolgreich eingesetzt. Vor Beginn der Chemotherapie entnommene blutbildende Stammzellen werden nach Abschluss der Therapie injiziert und übernehmen die Blutbildung. Nicht blutbildende adulte Stammzellen werden heute experimentell erfolgreich in der Parkinsonbehandlung und bei Rückenmarksläsionen, nach Herzinfarkt und bei Multipler Sklerose verwendet.
Ein Beispiel: Hämatopoetische Progenitorzellen aus dem Eigenblut verbessern die Herzfunktion nach einem Infarkt. Das zeigte eine Studie der Columbia University. Im Mausmodell regenerierte sich das betroffene Gewebe zu etwa 70 Prozent, die Herzfunktion konnte um ein Drittel verbessert werden.
Diese Wirkung wird neuerdings jedoch auf parakrine Effekte der Stammzellen zurückgeführt, eine Differenzierung hämatopoetischer Stammzellen zu Kardiomyozyten ist sehr unwahrscheinlich.

Embryo hin – Nabelschnur her

So weit, so gut. Warum aber gibt es die Kontroverse? Beim Klonen und bei der Stammzellgewinnung aus „überschüssigen“ Embryonen werden diese zerstört. Daher sind diese Methoden in Österreich gesetzlich verboten. Grundsätzliche Fragen wie „Ab welchem Zeitpunkt ist ein Mensch ein Mensch?“ und „Sind Frauen bzw. ihre Eierstöcke Ersatzteillager?“ müssen im gesamtgesellschaftlichen Diskurs geklärt werden.
Allerdings gibt es innerhalb der Europäischen Union immer wieder Bestrebungen, die Forschungmöglichkeiten auszuweiten, aus wissenschaftlichen ebenso wie aus monetären Gründen. Die Stammzelltherapie ist finanziell interessant, und obwohl greifbare klinische Anwendungen noch in weiter Ferne liegen, bieten einige Unternehmen als „Gesundheitsvorsorge“ Stammzellgewinnung und -lagerung aus der Nabelschnur über viele Jahre an. Ein hoffentlich für alle Beteiligten gewinnbringendes Vorhaben.

Dr. Rainer Schröckenfuchs, Ärzte Woche 13/2007

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