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Forscher-Durchbruch: Stammzellen mit Klon-Technologie

Eine Technik, die in der Klonforschung längst eingesetzt wird, soll jetzt auch die Stammzelltherapie voranbringen: Es geht darum, auf Patienten maßgeschneiderte Therapien zu entwickeln, etwa bei Diabetes. Doch das Experiment wirft schwerwiegende ethische Fragen auf.

Zellkerntransfer beim Klonen (Archivbild): Technik für Stammzellforschung genutzt Zur Großansicht
dapd/ Roslin Institute

Zellkerntransfer beim Klonen (Archivbild): Technik für Stammzellforschung genutzt

Berlin - Seit Jahren arbeiten Biomediziner an personalisierten Stammzelltherapien. Es geht um maßgeschneiderte Hilfe bei schweren Erkrankungen wie Diabetes, Parkinson oder Alzheimer. Doch bis heute hat diese Form der Therapie den Durchbruch nicht geschafft. Mit Hilfe einer Technik aus der Klonforschung hoffen Wissenschaftler nun darauf, einen entscheidenden Schritt vorangekommen zu sein - auch wenn der Ansatz bisher nur im Labor funktioniert und eine praktische Anwendung, wenn überhaupt, weit in der Zukunft liegen dürfte.

Im Fachmagazin "Nature" berichten Forscher um Dieter Egli und Scott Noggle von der The New York Stem Cell Foundation von dem neuen Verfahren. Kernpunkt ist die seit Jahren in der Klonforschung verwendete Technik des sogenannten Zellkerntransfers (somatic cell nuclear transfer, SCNT). Das Verfahren kam unter anderem bei der Erschaffung des Klonschafs Dolly im Jahr 1996 zum Einsatz: Dazu wird zunächst aus einer Eizelle der Zellkern entfernt. An seiner Stelle wird dann ein neuer Zellkern einer Spenderzelle eingesetzt. Der so entstehende Embryo ist genetisch identisch mit der Spenderzelle und kann von einer Leihmutter ausgetragen werden. Beim Menschen birgt das Verfahren massive Schwierigkeiten, weil die entstehenden Zellen normalerweise Anomalien entwickeln.

Für ihre Technik haben die Forscher den Zellkerntransfer nun modifiziert. Sie entfernten den Kern der unbefruchteten Eizelle nicht wie normalerweise üblich. Stattdessen fügten sie den Kern der Spenderzelle einfach hinzu. Im konkreten Fall handelte es sich um Hautzellen von Patienten, die an Diabetes Typ 1 litten. Dadurch entstand eine Zelle, die über zu viele - nämlich den dreifachen Satz - Chromosomen verfügte. Diese entwickelte sich aber weiter und teilte sich. Zumindest bis zum Stadium der Blastozyste, also einer Größe von 80 bis 100 Zellen, haben die Forscher das verfolgt. "Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir menschliche Zellen mit der Hilfe von Eizellen reprogrammieren können", schreiben die Wissenschaftler in "Nature". "Und sie identifizieren die Entfernung des Eizell-Genoms als die Hauptursache für Fehlentwicklungen nach dem Genomtransfer."

Weil in den Zellen noch die Erbinformation aus dem ursprünglichen Kern vorliegt, können die entstandenen pluripotenten Stammzellen noch nicht therapeutisch eingesetzt werden. Die Forscher müssen sich nun mit der Frage befassen, wie sie mit den gewissermaßen überschüssigen Chromosomen umgehen wollen.

Das Ziel der Suche ist es, eines Tages Stammzellen herstellen zu können, die sich sowohl in verschiedene Gewebe weiterentwickeln lassen als auch Patienten eingesetzt werden können, um kranke Zellen zu ersetzen. Die Verwendung der körpereigenen Zellen des Forscherteams um Egli hat den Vorteil, dass sie vom Immunsystem als körpereigen erkannt und daher nicht abgestoßen werden. Diese Immunverträglichkeit in Kombination mit der Pluripotenz der Zellen verspräche interessante Therapieansätze.

Mit Sicherheit wird das aktuelle Experiment wieder größere Debatten auslösen. Es geht nicht nur um die allgemeine Frage, wie die Arbeit mit embryonalen Stammzellen im Vergleich zu den ethisch weit weniger problematischen induzierten pluripotenten Stammzellen zu bewerten ist. Im konkreten Fall hatten die Wissenschaftler Frauen für die Spende ihrer Eizellen bezahlt - und zwar mit rund 8000 Dollar pro Spende. Die Forscher verweisen darauf, dass die - vollständig privat finanzierten - Studien im Einklang mit den Ethikrichtlinien der American Society for Reproductive Medicine und der International Society for Stem Cell Research ausgeführt worden seien.

chs

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1. Stammzelltherapie
ASDFZUIOP 06.10.2011
Ein interessantes Experiment, aber mir fehlt hier der konkrete Vorteil gegenüber bereits bekannten Methoden. Besonders im Vergleich mit den erwähnten induzierten pluripotenten Stammzellen scheint diese Methode ethisch deutlich fragwürdiger und noch dazu technisch anspruchsvoller zu sein, wenn erst noch das überschüssige Chromosom entfernt werden muss. Es ist ein Ergebnis, das auf den ersten Blick mehr für die Grundlagenforschung von Bedeutung ist. Hoffentlich kein neuerlicher Stein des Anstoßes, um das Bild der Stammzellforschung in der Öffentlichkeit weiter zu verschlechtern. Bei den komplizierten Begriffen und Verfahren ist es aber kein Wunder, dass der Laie nicht mehr durchblickt. Das liegt sicher auch daran, dass die Forschung in den letzten Jahrzehnten stark vorangeschritten ist und der Biologieunterricht in den Schulen hinterherhinkt. Gerade bei der älteren Generation kann man häufig beobachten, dass zwar Schiller und Goethe im Original zitiert werden können, aber jegliches Grundverständnis für die Bausteine des Lebens fehlt (z.B. wie entstehen Proteine, Transkription, Translation, usw.; man kann oft schon froh sein, wenn Protein als Synonym für Eiweiß erkannt wird). Da ist es kein Wunder, wenn die Stammzellforschung sofort verteufelt wird, oder im Gegenteil sehr unrealistische Hoffnungen daran geknüpft werden. Das Entscheiden sollte man aber lieber den Experten überlassen!
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Medizinischer Fortschritt
Stammzellen - die zellulären Multitalente
Embryonale Stammzellen (ES)
DPA
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.
Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS)
MPI Münster / Jeong Beom Kim
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.
Proteininduzierte pluripotente Stammzellen (piPS)
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 abgeleitete pluripotente Stammzellen (gPS)
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.
Adulte Stammzellen
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.
Ethik und Recht
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.

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Reprogrammierung: Aus Körper- mach Stammzelle
Gen-Vokabular
Das menschliche Genom
Der Mensch hat in jeder seiner Körperzellen zweimal 23 Chromosomen. Die sind nichts anderes als lange Stränge von Desoxyribonukleinsäure, kurz DNA. Sie setzt sich unter anderem zusammen aus vier Grundbausteinen, den Nukleinbasen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin (abgekürzt A, C, G und T). In der DNA-Doppelhelix sind die Basen in Paaren angeordnet. Die menschliche DNA besitzt etwa drei Milliarden Basenpaare. Bestimmte Abschnitte von Basenpaaren bilden Gene - die Blaupause für die Proteine. Nach derzeitiger Schätzung hat der Mensch etwa 25.000 Gene.
SNPs
Das Erbgut zweier Menschen ist sich zu 99,9 Prozent ähnlich, alle angeborenen Unterschiede werden von weniger als 0,1 Prozent der DNA bestimmt. Ein großer Teil dieser Variationen sind sogenannte Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs oder "Snips") - Teilstücke der langen Buchstabensequenz aus A, C, G und T, die sich in genau einem Buchstaben unterscheiden, etwa wie diese beiden: GATCGA - GATGGA. Viele der häufigsten Krankheiten können mit dem Auftreten bestimmter SNPs in Verbindung gebracht werden. Jeder einzelne SNP hat aber unter Umständen nur einen schwachen Effekt.
Haplotyp
Haplotyp nennt man Gegenden auf dem DNA-Strang eines Chromosoms, in denen bestimmte SNPs gehäuft auftreten. Größere Gruppen von Menschen teilen oft den gleichen Haplotyp. Wer an einer bestimmten Stelle ein A und an einer anderen ein C hat, bei dem lässt sich dann vorhersagen, wie alle anderen SNPs in der betreffenden Sequenz aussehen - ohne, dass man jeden Buchstaben einzeln untersuchen muss.
HapMap
Im Oktober 2007 wurde die HapMap (die Haplotyp-Karte) publiziert. Mit großem Aufwand sammelte ein internationales Konsortium von Wissenschaftlern dafür DNA von Menschen aus verschiedenen Weltgegenden. Nahezu alle Haplotypen, die häufiger als bei fünf Prozent der Menschheit vorkommen, sollen auf der HapMap erfasst sein. Das spart bei Genom-Untersuchungen Arbeit: Kennt man einige entscheidende SNPs einer Person, kann man nun auf den Haplotyp in dieser Region der DNA schließen, weiß also automatisch über alle anderen SNPs der Person in diesem Bereich bescheid. Analysen werden einfacher - und billiger. Die HapMap-Daten sind frei verfügbar.

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Umprogrammiert: Hautzellen zu Blutzellen


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