Effizient und schnell
Forscher gewinnen Stammzellen aus Fettgewebe
Der Begriff Hüftgold für überschüssiges Fett an Bauch und Hüften könnte nach Ansicht von US-Wissenschaftlern eine neue Dimension bekommen: Sie fanden heraus, dass sich Fettzellen leichter, schneller und effizienter zu Stammzellen reprogrammieren lassen als die oft benutzten Hautzellen.
Die Fettpolster des Menschen bergen einen Fundus an Zellen, die sich in eine Art embryonale Stammzellen umwandeln lassen. Forscher um Joseph Wu und Michael Longaker von der Stanford University in Palo Alto (US-Bundesstaat Kalifornien) hatten Fettzellen untersucht, die sich vier Schwergewichtige im Alter von 45 bis 60 Jahren vom Bauch hatten absaugen lassen.
Fazit der Forscher: Fettzellen sind in größeren Mengen und leichter zu gewinnen als Hautzellen. Und sie können zudem schneller, einfacher und effizienter zu sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) reprogrammiert werden, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin "
Proceedings of the National Academy of Sciences". "Wir haben eine große natürliche Quelle identifiziert", sagte Michael Longaker. Die abgesaugten Fettzellen bezeichnete er als "flüssiges Gold".
Die Forscher isolierten aus dem Fettgewebe zunächst adulte Stammzellen. Diese Stammzellen sind jedoch nicht pluripotent, können sich also nicht in jeden Zelltyp des Körpers verwandeln. Nach der etablierten Methode zur Reprogrammierung schleusten sie in die adulten Stammzellen vier Gene ein und erhielten die pluripotenten iPS-Zellen. Die Effizienz war 20-mal so hoch als bei der Verwendung von Hautzellen. Außerdem war die Reprogrammierung schneller abgeschlossen. Nach nur 18 Tagen erhielten die Forscher iPS-Zellen, bei Hautzellen dauert es 28 Tage. Außerdem müssen Hautzellen im Labor erst rund vier Wochen lang in Kultur vermehrt werden, um genügend Zellen für die Reprogrammierung zu erhalten. Fettzellen könnten sofort eingesetzt werden, so die Forscher.
Ein weiterer Vorteil: Die Fettzellen wuchsen in den Petrischalen ohne die typische Fütterschicht aus Mauszellen. Um Stammzellen in Kultur zu züchten, werden die Böden von Petrischalen in der Regel mit einer Schicht Mauszellen ausgekleidet. An die können sich die wachsenden Stammzellen anheften. Allerdings birgt diese Technik das Risiko der Kontamination menschlicher Zellen mit tierischem Material. Mit den Fettzellen als Quelle bieten Wu und Longaker somit die Möglichkeit, dieses Risiko zu umgehen.
Mediziner hoffen, mit Hilfe von iPS-Zellen in Zukunft verschiedene Krankheiten behandeln zu können. Aus ihnen könnten Zellen als Ersatz für verschlissenes Gewebe gezüchtet werden und damit die Grundlage für eine maßgeschneiderte Therapie bilden. Sie würden aus Körperzellen des Patienten hergestellt, hätten also das gleiche Erbgut und würden daher nicht von seinem Immunsystem abgestoßen.
lub/ddp/dpa
Juan Carlos Izpisua Belmonte
iPS-Zellen: Fettgewebe als neue Quelle für ihre Herstellung entdeckt
STAMMZELLEN - DIE MULTITALENTE
Sie gelten als die zellulären Alleskönner: Reift eine befruchtete Eizelle zu einer Blastozyste, einem kleinen Zellklumpen, heran, entsteht in deren Inneren eine Masse aus embryonalen Stammzellen. Die noch nicht differenzierten Stammzellen können sich zu jeder Zellart des menschlichen Körpers entwickeln. Voraussetzung ist, dass sie mit den richtigen Wachstumsfaktoren behandelt werden.
Körperzellen einfach in Stammzellen umprogrammieren - das gelang Forschern durch das Einschleusen ganz bestimmter Steuerungsgene. Aus den dabei entstandenen maßgeschneiderten Stammzellen züchteten sie erfolgreich verschiedene Körperzellen. Diese Methode ist nicht nur elegant, sondern auch ethisch unbedenklich, da dabei kein Embryo hergestellt und zerstört wird. Allerdings birgt die Methode noch Risiken, weil für das Einschleusen der Gene Viren benötigt werden. Die Gene werden vom Virus verstreut im Genom eingebaut, wichtige Gene der Zelle können dabei beschädigt werden, die Zelle kann entarten. Es besteht Krebsgefahr. Zudem bauen auch die Viren ihr Erbgut ein. Forschern gelang jedoch mittlerweile die Reprogrammierung ohne Viren und mit anschließender Entfernung der Gene.
Zellen reprogrammieren - nur durch Zugabe von Molekülen und ohne Veränderung des Erbgutes. Dies gelang Forschern erstmals im April 2009. Damit räumten sie potentielle Risiken aus, die das Einschleusen der Reprogrammiergene barg.
Keimbahn-Stammzellen können normalerweise nur Spermien erzeugen. Aber man kann sie auch in pluripotente Stammzellen verwandeln. Diese "germline derived pluripotent stem cells" (gPS) bieten ein großes Potential, denn ihr Erbgut ist noch relativ unbeschädigt. Forschern gelang die Verwandlung an Hodenzellen von Mäusen - nur durch ganz bestimmte Zuchtbedingungen.
Nicht nur Embryonen sind eine Quelle der Zellen, aus denen sich verschiedene Arten menschlichen Gewebes entwickeln können. In etwa 20 Organen inklusive der Muskeln, der Knochen, der Haut, der Plazenta und des Nervensystems haben Forscher adulte Stammzellen aufgespürt. Sie besitzen zwar nicht die volle Wandlungsfähigkeit der embryonalen Stammzellen, bereiten aber auch keine ethischen Probleme: Einem Erwachsenen werden die adulten Stammzellen einfach entnommen und in Zellkulturen durch Zugabe entsprechender Wachstumsfaktoren so umprogrammiert, dass sie zu den gewünschten Gewebearten heranreifen.
Die Stammzellforschung birgt ethische Konflikte. Embryonale Stammzellen werden aus Embryonen gewonnen, die entweder eigens hergestellt werden oder bei künstlichen Befruchtungen übriggeblieben sind. Dabei wird der Embryo zerstört. Die Argumentation der Befürworter: Die Embryonen würden ohnehin vernichtet. Kritiker sprechen dagegen von der Tötung ungeborenen Lebens. In Deutschland ist das Herstellen menschlicher Embryonen zur Gewinnung von Stammzellen verboten. In Ausnahmefällen erlaubt das Gesetz aber den Import von Stammzellen, die vor dem 1. Mai 2007 hergestellt wurden. In Großbritannien und Südkorea ist das therapeutische Klonen ausdrücklich erlaubt, ebenso in den USA.
CHRONIK DER STAMMZELLFORSCHUNG
Die internationale Stammzellforschung hat sich seit 1998 extrem rasch entwickelt. Der US-Forscher James Thomson gewann damals weltweit erstmals embryonale Stammzellen aus übriggebliebenen Embryonen von Fruchtbarkeitskliniken. Sie galten sofort als Hoffnungsträger, um Ersatzgewebe für Patienten mit Diabetes, Parkinson oder anderen Erkrankungen zu schaffen. Die Technik ist aber ethisch umstritten, da dafür Embryonen zerstört werden müssen. In Deutschland ist sie verboten. Seitdem suchen Forscher nach ethisch unbedenklichen Wegen.
Im August 2006 präsentieren die Japaner Kazutoshi Takahashi und
Shinya Yamanaka eine erste Lösung. Sie versetzen Schwanzzellen von
Mäusen mit Hilfe von vier Kontrollgenen in eine Art embryonalen
Zustand zurück. Das Produkt nennen sie induzierte pluripotente
Stammzellen (iPS-Zellen). Der Nachteil: Die eingesetzten Gene können
das Krebsrisiko bei einem späteren medizinischen Einsatz erhöhen.
Im Jahr 2007 gibt es entsprechende Erfolge mit menschlichen
Hautzellen. Nach und nach können die Forscher auf ein Kontrollgen
nach dem anderen verzichten, um die iPS-Zellen herzustellen.
Im Februar 2009 präsentiert der Münsteraner Professor Hans Schöler
iPS-Zellen von Mäusen, die er nur mit Hilfe eines Kontrollgens aus
Nervenstammzellen gewonnen hatte.
Anfang März 2009 stellen zwei Forscherteams schließlich iPS-Zellen vor, die keinerlei Kontrollgene mehr im Erbgut enthalten. Sie hatten die Kontrollgene in das Erbgut von menschlichen Hautzellen eingefügt und nach der Arbeit wieder aus dem Erbgut herausgeschnitten.
Ende März 2009 veröffentlicht der US-Forscher James Thomson eine
Arbeit, bei der er die Kontrollgene nicht einmal mehr ins Erbgut der
Zellen einschleusen muss. Er gab sie nur in einem Ring (Plasmid) in
die Zelle und zog sie später wieder heraus.
Ende April 2009 kommt ein US-amerikanisches Forscherteam um Sheng Ding mit Beteiligung von Hans Schöler ganz ohne Gene aus und nutzt nur noch Proteine, um die Hautzellen von Mäusen zu reprogrammieren. Damit ist das zusätzliche Krebsrisiko ausgeschlossen, das beim Einsatz von eingeschleusten Genen generell besteht.
Einem südkoreanisch-US-amerikanischem Team um Robert Lanza gelingt die
Reprogrammierung menschlicher Hautzellen nur durch Zugabe von Proteinen.
Warum den Umweg über Stammzellen gehen? Einem Forscherteam um Marius Wernig von der Stanford University School of Medicine gelang es, Hautzellen von Mäusen
direkt in einen anderen Zelltyp zu verwandeln. Die Forscher schleusten drei Gene in die Zellen und verwandelten die Hautzellen in weniger als einer Woche in voll funktionstüchtige Nervenzellen.
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