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Gefährliche Geschwulste: Mediziner filtern Stammzellen

Stammzellen sind der Rohstoff für Ersatzteile des menschlichen Körpers. Doch manche entwickeln sich nicht zu den erwünschten Organen, sondern zu gefährlichen Geschwulsten. Mediziner haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sich schädliche Stammzellen aussortieren lassen.

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MPI

London - Stammzellen sind eine der großen Hoffnungen der Medizin, weil sie eines Tages Ersatzgewebe und womöglich ganze Organe liefern können. Das Problem dabei: Sind wirklich alle Zellen, die einem Patienten verabreicht werden, auch genau vom gewünschten Typ? Oder finden sich dazwischen noch Zellen, die im Körper später zu Geschwulsten führen können? Forscher um Micha Drukker von der Stanford University School of Medicine präsentieren nun ein Verfahren, um Stammzellen von anderen, womöglich schädlichen Zellen zu trennen.

Stammzellen befinden sich in einem besonderen, noch sehr flexiblen Stadium. Daher können sie im Labor durch Zugabe verschiedener Signalmoleküle in viele verschiedenen Zelltypen verwandelt werden. Das geschieht mit Tausenden Zellen gleichzeitig. Wenn dabei einige in ihrem nicht entwickelten Zustand verharren, können sie später im Körper mit einer unkontrollierten Entwicklung beginnen. Dann kommt es zu verschiedenen Geschwulsten, den sogenannten Teratomen.

Drukker und sein Team, darunter Jans-Peter Volkmer von der Universität Düsseldorf, fahndeten in ihren Experimenten nach Oberflächenmolekülen, die ausschließlich auf nicht entwickelten Stammzellen vorkommen. Eines davon bezeichnen die Forscher mit dem Kürzel SSEA-5. Zudem gelang es den Stammzellexperten, einen Antikörper zu finden, der sich gezielt an diese Zellen bindet. Damit lassen sich die nicht entwickelten Zellen in der Kultur markieren. Auf diese Weise gelang es der Gruppe, ganze Stammzellkulturen ohne das Potential zum Wachstum von Teratomen zu schaffen.

Dafür reichte es allerdings nicht aus, sich allein auf SSEA-5 zu verlassen, erklären die Forscher. Sie beschrieben fünf Oberflächentypen von Stammzellen, die sich nur auf nicht-entwickelten Stammzellen befinden. Als das Team nicht allein SSEA-5 zum Aussortieren nutzte, sondern zudem weitere zwei dieser Moleküle, gab es fast kein Wachstum von Teratomen mehr.

Dies lässt sich im Experiment mit Mäusen ohne ein Immunsystem prüfen. Ihnen überträgt man Stammzellen und beobachtet, ob sich Teratome bilden. Undifferenzierte Zellen haben dieses Potential, die jetzt gereinigten Zellen kaum noch. Die Liste der sechs Oberflächenmoleküle, die zum Abtrennen der unerwünschten Zellen verwendet werden können, sei vermutlich noch nicht vollständig, schreiben die Forscher.

boj/dpa

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insgesamt 5 Beiträge
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1. Quelle?
chromatine 15.08.2011
Lieber Spiegel, Einerseits Politiker anprangern, die in Ihrer Doktorarbeit nicht ordentlich zitiert und Quellen nicht angegeben haben, und dann selbst ständig Artikel ohne Quellenangabe rausbringen. Gerade in der Wissenschaftsrubrik sollte das doch wohl selbstverständlich sein. Damit sich nicht noch andere 20min lang durch PubMed wühlen müssen, um mit den dürftigen Informationen der Namen von zwei Autoren und Ssea-5, das entsprechende Paper zu finden, hier der Link: http://www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/full/nbt.1947.html Übrigens muss auch nicht über jeden Artikel aus purer Verlegenheit unbedingt irgendein Bild drüber - schon gar nicht, wenn es mit dem Arikel gar nichts zu tun hat. Im Paper geht es um humane Embryonale Stammzellen und die auf dem Artikelfoto sind eindeutig von der Maus.
2. Zustimmung
cs2001 15.08.2011
Zitat von chromatineLieber Spiegel, Einerseits Politiker anprangern, die in Ihrer Doktorarbeit nicht ordentlich zitiert und Quellen nicht angegeben haben, und dann selbst ständig Artikel ohne Quellenangabe rausbringen. Gerade in der Wissenschaftsrubrik sollte das doch wohl selbstverständlich sein. Damit sich nicht noch andere 20min lang durch PubMed wühlen müssen, um mit den dürftigen Informationen der Namen von zwei Autoren und Ssea-5, das entsprechende Paper zu finden, hier der Link: http://www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/full/nbt.1947.html Übrigens muss auch nicht über jeden Artikel aus purer Verlegenheit unbedingt irgendein Bild drüber - schon gar nicht, wenn es mit dem Arikel gar nichts zu tun hat. Im Paper geht es um humane Embryonale Stammzellen und die auf dem Artikelfoto sind eindeutig von der Maus.
Was mir auch bei solchen Artikeln immer fehlt: Woher stammen die Informationen: Gibts da eine Pressemitteilung der Stanford University oder von Nature? Die DPA wird den Artikel ja wohl kaum auf Basis der Originalarbeit erstellt haben. Weiterer Kritikpunkt (ist mir besonders bei den FNAL/Tevatron Artikeln aufgefallen): In den Artikeln steht oft, dass XY etwas sagte. Das ist ein wenig duenn: Wem sagte wer was auf welche Frage von wem? Oft wird da suggeriert, dass dies dem Redakteur gesagt wurde, aber wenn man etwas recherchiert, kommt man haeufig dahinter, dass das "gesagte" nur aus 2. oder 3. Hand ueberliefert wurde. Die einzige Zeitung die das im deutschsprachigen Raum einigermassen ordentlich macht ist die FAZ.
3. Sehr modern!
eltoubib 16.08.2011
Genau dasselbe machten wir schon während meines Innere-PJs in der Onkologie. Und das ist jetzt gute 20a her ...
4. want to purchase?
cassandros 16.08.2011
Zitat von chromatineLieber Spiegel, Einerseits Politiker anprangern, die in Ihrer Doktorarbeit nicht ordentlich zitiert und Quellen nicht angegeben haben, und dann selbst ständig Artikel ohne Quellenangabe rausbringen. Gerade in der Wissenschaftsrubrik sollte das doch wohl selbstverständlich sein. Damit sich nicht noch andere 20min lang durch PubMed wühlen müssen, um mit den dürftigen Informationen der Namen von zwei Autoren und Ssea-5, das entsprechende Paper zu finden, hier der Link: http://www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/full/nbt.1947.html Übrigens muss auch nicht über jeden Artikel aus purer Verlegenheit unbedingt irgendein Bild drüber - schon gar nicht, wenn es mit dem Arikel gar nichts zu tun hat. Im Paper geht es um humane Embryonale Stammzellen und die auf dem Artikelfoto sind eindeutig von der Maus.
Vielen Dank dafür. Das bringt dann schon mal diejenigen weiter, die ein superteures Abo dieser Zeitschrift haben und so den ganzen Artikel lesen können.
5. Nature
chromatine 17.08.2011
Zitat von cassandrosVielen Dank dafür. Das bringt dann schon mal diejenigen weiter, die ein superteures Abo dieser Zeitschrift haben und so den ganzen Artikel lesen können.
Ja, was fuer eine Frechheit, dass Nature die Publikationen nicht kostenlos anbietet. Arbeiten Sie eigentlich umsonst? Immerhin koennen Sie so den Abstract der Originalarbeit lesen, um sich eine grobe Uebersicht zu verschaffen. Und wer sich fuer die Details interessiert, der weiss in der Regel, dass praktisch jede Uni ein Abo fuer die groessten Wissenschaftsjournale hat und somit sind die Artikel in jeder Universitaetsbibliothek frei einsehbar.
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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.

Fotostrecke
Reprogrammierung: Aus Körper- mach Stammzelle
Chronik der Stammzellforschung
1998 - Embryonale Stammzellen
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.
2006 - Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS)
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.
2007 - Menschliche iPS-Zellen
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.
Februar 2009 - Nur noch ein Reprogrammier-Gen
Im Februar 2009 präsentiert der Münsteraner Professor Hans Schöler iPS-Zellen von Mäusen, die er nur mit Hilfe eines Kontrollgens aus Nervenstammzellen gewonnen hatte.
März 2009 - Reprogrammier-Gene entfernt
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.
März 2009 - Reprogrammier-Gene nicht im Erbgut
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.
April 2009 - Reprogrammierung von Mauszellen mit Proteinen
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.
Mai 2009 - Reprogrammierung menschlicher Zellen mit Proteinen
Einem südkoreanisch-US-amerikanischem Team um Robert Lanza gelingt die Reprogrammierung menschlicher Hautzellen nur durch Zugabe von Proteinen.
Oktober 2010 - Reprogrammierung menschlicher Zellen mit RNA-Schnipseln
Bostoner Forscher um Derrick Rossi probieren eine weitere Methode, um das Einschleusen von Fremd-DNA zu vermeiden: Das Team erzeugte künstliche Schnipsel aus sogenannter Messenger-RNA. Diese Moleküle entstehen in der Zelle während der Übersetzung des Gens in das Protein. Mit Hilfe dieser modifizierten RNA-Moleküle werden diejenigen Erbinformationen in die Zelle geschleust, die zur Herstellung der Reprogrammierproteine notwendig sind. Die RNA-Moleküle dringen nicht in den Zellkern und beschädigen somit nicht das darinliegende Erbgut, wie es etwa bei der Virenmethode der Fall ist. Zudem ist die Methide wesentlich effizienter und schneller als bisherige Verfahren zur Herstellung von iPS.
Januar 2010 - Direkte Umwandlung von Körperzellen
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.
Januar 2011 - Direkte Umwandlung ohne Umweg über Stammzellen
Einen Schritt weiter gehen Forscher vom Scipps Research Institute im kalifornischen La Jolla: Sie nehmen quasi eine Abkürzung. Anstatt die Körperzellen erst in pluripotente Stammzellen umzuprogrammieren, wandelten sie Hautzellen direkt in Herzzellen um. Das Verfahren könnte die Herstellung von Körper-Ersatzteilen extrem beschleunigen.
Februar 2011 - Forscher entdecken gefährliche Mutationen
Zwei große Forscherteams haben sich an die Arbeit gemacht und das Erbgut verschiedener iPS-Zelllinien untersucht. Dabei haben sie festgestellt, dass es bei der Herstellung von iPS-Zellen zu genetischen Veränderungen kommen kann, die sogar das Risiko für Krebs erhöhen könnten. Das wirft Zweifel an der Zuverlässigkeit und Praxistauglichkeit der neuen Technik auf, die als vielversprechend für die Zucht von körpereigenen Geweben für Transplantationen gilt. Die Forscher fordern daher jetzt die genaue genetische Untersuchung der vielseitigen Zellen, bevor erste Studien an Patienten beginnen.


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