Medizin-Nobelpreis 2012: Die Forschung von Gurdon und Yamanaka

Mit Zellen ist es ein bisschen wie mit Menschen: Sind sie noch jung, können sie sich praktisch in jede Richtung entwickeln. Später spezialisieren sie sich - Menschen entscheiden sich für einen Beruf, für Hobbys, sammeln Wissen in manchen Bereichen und ignorieren andere. Zellen, die in ihrer ursprünglichsten Form als embryonale Stammzellen bezeichnet werden, differenzieren sich zu Haut- oder Leberzellen, zu weißen Blutkörperchen oder Neuronen. Dabei verlieren sie einiges von ihrer ursprünglichen Flexibilität.

Doch wandlungsfähige Alleskönner sind nicht nur unter Menschen gefragt, sie wecken auch in der Medizin enorme Hoffnungen. Embryonale Stammzellen könnten theoretisch genutzt werden, um krankes oder zerstörtes Körpergewebe zu ersetzen, etwa Rückenmarkszellen bei einer Querschnittlähmung. Doch bisher sind sie nur auf einem ethisch umstrittenen Weg zu bekommen: Die Stammzellen werden aus Embryonen gewonnen, die eigens hergestellt werden oder bei künstlichen Befruchtungen übriggeblieben sind. Dabei wird der Embryo, wenn er erst aus wenigen Zellen besteht, zerstört.

Der Brite John Gurdon und der japanische Wissenschaftler Shinya Yamanaka haben entscheidenden Anteil daran, dass dieses Dilemma bald Geschichte sein könnte. Sie haben gezeigt, dass gereifte Körperzellen in Stammzellen zurückverwandelt werden können - weshalb sie nun den Nobelpreis für Medizin erhalten haben.

Gurdon konnte in den sechziger Jahren nachweisen, dass sich das Erbgut spezialisierter Körperzellen nicht von dem embryonaler Stammzellen unterscheidet. Das gelang ihm, indem er ein Tier klonte: einen Krallenfrosch.

Er entnahm einer Darmzelle den Kern, in dem sich das Erbgut befindet. Diesen übertrug er in eine vorher entkernte, also im Prinzip Erbgut-freie Frosch-Eizelle. Anschließend entwickelte sich aus dieser Eizelle eine Kaulquappe und schließlich ein Frosch. Veröffentlicht hat er die Ergebnisse dieses Experiments im Jahr 1962, dem Geburtsjahr von Shinya Yamanaka, mit dem er sich den Preis teilt. Die Entdeckung Gurdons wurde erst skeptisch aufgenommen. Folgende Experimente zeigten jedoch, dass er richtig lag.

"Johns Arbeit hat unser Verständnis davon, wie Zellen sich im Körper spezialisieren und verändern, revolutioniert und hat damit den Weg für wichtige Entwicklungen bei der Diagnose und Behandlung von Krankheiten freigemacht", sagte der Präsident der renommierten Royal Society in London, Sir Paul Nurse.

Mit Hilfe des sogenannten somatischen Zellkerntransfers haben Forscher eine Reihe von Säugetieren geklont - unter anderem Pferde, Katzen und Hunde. Die Pionierarbeit auf diesem Gebiet war das Klonen des Schafs Dolly, dies wurde jedoch nicht mit einem Teil des Nobelpreises bedacht.

Reset-Knopf für Zellen

Einen alternativen Weg zur Stammzelle hat Shinya Yamanaka vor wenigen Jahren entdeckt. Mit seinen Kollegen von der Kyoto University suchte er systematisch nach Genen, die in embryonalen Stammzellen aktiv sind, in ausgereiften Zellen aber nicht. Die Wissenschaftler schleusten vier Gene in Körperzellen ein, wonach sich diese so veränderten, dass sie embryonalen Stammzellen ähnelten. Diese werden als induzierte pluripotente Stammzellen, kurz iPS-Zellen bezeichnet. Es gelang den Forschern auch, aus den iPS-Zellen wieder spezialisierte Körperzellen zu züchten.

Eine medizinische Anwendung für iPS-Zellen ist momentan noch nicht in Sicht, die Wissenschaftler betreiben hier noch Grundlagenforschung. Auch gibt es durchaus Sorgen, dass die umprogrammierten Zellen nicht das optimale Mittel in der Medizin sind, da sie gefährliche Mutationen bergen können.

Aber seit Yamanakas erster Veröffentlichung zu iPS-Zellen von 2006 hat sich ein ganzer Forschungszweig entwickelt. Die Umprogrammierung der Zellen haben verschiedene Wissenschaftlerteams in weiteren Experimenten immer stärker verfeinert, um mit dem Prozess verbundene Risiken zu senken.

Yamanakas Kollege bei der Studie von 2006, Kazutoshi Takahashi, ging am Montag leer aus. Mit Blick auf sein Team sagte der neue Nobelpreisträger der Nachrichtenagentur Jiji Press: "Wenn ich allein gewesen wäre, hätte ich vielleicht aufgegeben." Der Preis sei nicht nur eine große Ehre, sondern auch eine Ermutigung für ihn, seine Kollegen und alle an iPS-Zellen Forschenden. "Ich werde mit meinen Kollegen noch härter daran arbeiten, wirksame Medikamente und neue Therapien zu entwickeln, die auf von Patienten stammenden iPS-Zellen beruhen", sagte der japanische Forscher.

Dass das mit den Menschen ein bisschen so ist wie mit den Zellen, zeigt Yamanaka auch selbst: Er hat als orthopädischer Chirurg angefangen und dann komplett die Spur gewechselt zum Grundlagenforscher. Mit Erfolg.