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Regenerative Medizin: Netzhaut wächst aus Stammzellklumpen

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Das Züchten von Gewebe oder ganzen Organen verspricht enorme Fortschritte in der Medizin, doch die Forschung steht erst am Anfang. Jetzt könnte japanischen Forschern ein Durchbruch gelungen sein: Sie haben aus Stammzellen eine Netzhaut wachsen lassen.

Augenbecher in Zellkultur: Das Netzhautgewebe leuchtet wegen eines Markerproteins grün Zur Großansicht
M. Eiraku/ Y.Sasai / RIKEN CDB

Augenbecher in Zellkultur: Das Netzhautgewebe leuchtet wegen eines Markerproteins grün

Die regenerative Medizin birgt große Versprechen: Aus den Zellen von Patienten könnten im Labor Gewebe oder ganze Organe gezüchtet werden, die als Ersatzteile dienen, falls die eigenen versagen. Kein jahrelanges und oft vergebliches Warten auf ein geeignetes Transplantat, keine Abstoßungsreaktionen. Allerdings befindet sich der Medizinzweig noch in seinen Anfängen, und bisher haben nur wenige Patienten tatsächlich davon profitiert - etwa durch das Implantieren eines Stücks Luftröhre oder einer im Labor gezüchteten Harnröhre.

Was japanische Forscher jetzt im Fachmagazin "Nature" berichten, könnte ein Durchbruch beim Züchten komplexer Organstrukturen sein. Mototsugu Eiraku vom Riken-Center im japanischen Kobe und seine Kollegen brachten Stammzellen von Mäusen dazu, sogenannte Augenbecher zu bilden. Dabei handelt es sich um eine rudimentäre Struktur des Auges - bei der Entwicklung eines menschlichen Embryos sind die Augenbecher etwa ab der sechsten Woche sichtbar.

Im Inneren der Augenbecher entsteht die Netzhaut, auf der die Photorezeptoren sitzen - jene Stäbchen und Zapfen genannten Sinneszellen, die das Sehen ermöglichen. Außen bildet sich das sogenannte retinale Pigmentepithel (RPE), das später im Auge die Grenze zur Aderhaut bildet. Die Forscher schleusten ein grün fluoreszierendes Eiweiß in die Stammzellen ein, das nur in späteren Netzhautzellen leuchten konnte. Dadurch konnten sie die Entwicklung vom Zellhaufen zum Augenbecher besonders gut verfolgen.

Nach zehn Tagen fertige Augenbecher

Gesteuert haben die Forscher den Prozess allerdings kaum: Sie setzten die Zellen in speziellen Nährmedien auf eine Art Eiweiß-Gerüst. Das fördert nicht nur das Wachstum der Zellen, sondern auch die Entstehung spezialisierter Zelltypen. In diesem Fall formten sich aus Stammzellen Stäbchen und Zapfen, verschiedene Nervenfasern, RPE-Zellen und einige andere Zelltypen, die in der Netzhaut zu finden sind.

Am sechsten Tagen bildeten sich Bläschen aus den Zellen, an Tag sieben entstanden daraus kleine Halbkugeln. Sie stülpten sich in den kommenden drei Tagen wieder ein und veränderten sich weiter, so dass die typische zweischichtige Augenbecher-Struktur entstand. Die äußere Schicht, das retinale Pigmentepithel, produzierte Farbstoffe und verfärbte sich - das passiert auch normalerweise im Auge. Die Gebilde maßen insgesamt 200 bis 400 Mikrometer im Durchmesser - der Augenbecher der Maus ist 300 Mikrometer groß.

Die Netzhaut entwickelte sich in den kommenden Tagen stetig weiter, bis ihr mehrschichtiger Aufbau mit der Netzhaut, wie sie bei Neugeborenen vorliegt, vergleichbar war. Tests bestätigten nach Angaben der Forscher, dass sämtliche Zelltypen der Netzhaut in den Augenbechern zu finden waren. Allerdings fanden sich nur sehr wenige fürs Farbensehen zuständige Zapfen auf der Netzhaut.

Prozess nicht völlig entschlüsselt

Dass sich diese Strukturen ohne die normalerweise angrenzenden Gewebeschichten einfach in der Petrischale formten, erstaunt auch zwei Londoner Wissenschaftler, die die Studie in einem Begleitartikel in "Nature" kommentieren. "Obwohl man jetzt in der Lage ist, Augenbecher aus embryonalen Stammzellen zu züchten, verstehen wir den zugrundeliegenden Prozess noch immer nicht vollständig", schreiben Robin Ali und Jane Snowden. Die neue Technik ermögliche allerdings, diese Entwicklung genauer zu studieren. Sie hoffen zudem, dass sich nun die Reaktion der Netzhaut auf Licht besser untersuchen lässt.

Bevor sich die Erkenntnisse in der praktischen Medizin nutzen lassen, ist noch einiges an Arbeit nötig. Bisher haben die Forscher nur Augenbecher aus Mäusezellen gezüchtet, nicht aber aus menschlichen Stammzellen. Falls dies gelingen sollte, hätten Mediziner ein wertvolles Modell, um Augenkrankheiten zu erforschen oder Medikamente zu testen, meinen Ali und Snowden.

Die Augenbecher könnten auch die regenerative Medizin voranbringen. Menschen, die durch den Verlust von Photorezeptoren ihr Augenlicht verloren haben, können es theoretisch durch das Implantieren von Sinneszellen zurückgewinnen. In Versuchen mit Mäusen wurde diese Methode bereits getestet. Das Problem sei allerdings, die Zellen im passenden Entwicklungsstadium in ausreichender Menge zu gewinnen, meinen Ali und Snowden. Lassen sich die Augenbecher effektiv heranzüchten, wären sie aber eine optimale Quelle für die wertvollen Zellen.

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1. Natürlich in Japan!
AMC 07.04.2011
Wo auch sonst, wenn nicht dort oder in den USA!? Hier grassiert ja eh die unverfrorenste und ausgeprägteste Technologiefeindlichkeit der westlichen Hemisphäre. Während in Deutschland der christliche Singkreis "ungeborenes Leben" Kumba-Ja auf der Klampfe beim Weltmusiktag trällert (nach einem harten Tag des demonstrierens in Stuttgart und Gorleben) dreht sich wenigstens in anderen technisch-wissenschaftlichen State-of-the-Art Ländern die Erdkugel weiter. Ich hoffe inständig, dass sich die Stammzelltechnologie in den Spitzenländern so rasant wie möglich entwickelt, schon um meiner eigenen Gesundheit willen. Für eine neue Netzhaut nehme ich in 30-40 Jahren gerne einen Flug (sofern in Deutschland überhaupt noch Flugzeuge starten und laden: böses, böses Kerosin!) in die USA/Japan auf mich...hier gibt es dann wohl eh nur noch Augenärzte mit Batiktasche und voll-okay-ey Buttons an der Strickjacke.
2. Stammzellen
Meckermann 07.04.2011
Zitat von AMCWo auch sonst, wenn nicht dort oder in den USA!? Hier grassiert ja eh die unverfrorenste und ausgeprägteste Technologiefeindlichkeit der westlichen Hemisphäre. Während in Deutschland der christliche Singkreis "ungeborenes Leben" Kumba-Ja auf der Klampfe beim Weltmusiktag trällert (nach einem harten Tag des demonstrierens in Stuttgart und Gorleben) dreht sich wenigstens in anderen technisch-wissenschaftlichen State-of-the-Art Ländern die Erdkugel weiter. Ich hoffe inständig, dass sich die Stammzelltechnologie in den Spitzenländern so rasant wie möglich entwickelt, schon um meiner eigenen Gesundheit willen. Für eine neue Netzhaut nehme ich in 30-40 Jahren gerne einen Flug (sofern in Deutschland überhaupt noch Flugzeuge starten und laden: böses, böses Kerosin!) in die USA/Japan auf mich...hier gibt es dann wohl eh nur noch Augenärzte mit Batiktasche und voll-okay-ey Buttons an der Strickjacke.
Diese Methode ist eher für die Grundlagenforschung interessant. Ob damit jemals Patienten direkt behandelt werden können, ist sehr fraglich.
3. Grundlagenforschung
Alderamin 07.04.2011
Zitat von MeckermannDiese Methode ist eher für die Grundlagenforschung interessant. Ob damit jemals Patienten direkt behandelt werden können, ist sehr fraglich.
Die praktische Anwendung fängt aber meistens mit der Grundlagenforschung an. Es ist vermutlich auch gar nicht das Ziel, Augen zu ersetzen, sondern zu zeigen, dass man so etwas komplexes wie ein Auge aus Stammzellen züchten kann. Und ein Mäuseauge ist sicherlich nicht weniger komplex als ein menschliches. Ich kann mir gut vorstellen, dass man in 30-50 Jahren Organe nachzüchten kann und in 100 Jahren verlorene Gliedmaßen nachwachsen. In der näheren Zukunft gelingt vielleicht das Regenerieren des Rückenmarks bei Querschnittslähmung. Wenn Deutschland die Technik nicht entwickelt, dann tun's andere. Die Anwendung wird sich dann sehr bald weltweit etablieren.
4. Ersatzteilmentalität
AllesGrau, 07.04.2011
Zitat von AMCWo auch sonst, wenn nicht dort oder in den USA!? Hier grassiert ja eh die unverfrorenste und ausgeprägteste Technologiefeindlichkeit der westlichen Hemisphäre. Während in Deutschland der christliche Singkreis "ungeborenes Leben" Kumba-Ja auf der Klampfe beim Weltmusiktag trällert (nach einem harten Tag des demonstrierens in Stuttgart und Gorleben) dreht sich wenigstens in anderen technisch-wissenschaftlichen State-of-the-Art Ländern die Erdkugel weiter. Ich hoffe inständig, dass sich die Stammzelltechnologie in den Spitzenländern so rasant wie möglich entwickelt, schon um meiner eigenen Gesundheit willen. Für eine neue Netzhaut nehme ich in 30-40 Jahren gerne einen Flug (sofern in Deutschland überhaupt noch Flugzeuge starten und laden: böses, böses Kerosin!) in die USA/Japan auf mich...hier gibt es dann wohl eh nur noch Augenärzte mit Batiktasche und voll-okay-ey Buttons an der Strickjacke.
Stammzellen sind doch nur ein erster Schritt, vielleicht als Ersatz für die bisherige Praxis der Organspende, aber ein wirklicher Durchbruch wären nachwachsende Organe aus Eigenzellen, optimalerweise sogar im eigenen Körper. Dafür bräuchte man dann aber keine (fremden) Stammzellen mehr. Man sollte auch einmal die negativen Seiten betrachten. Wenn unsere Organe erst einmal aus der Retorte kommen, kann das zu ungesunden Praktiken führen. Dazu zähle ich nicht nur privat ungesunde Praktiken wie den Konsum von Alkohol oder Tabak, sondern auch unmoralische Anpassungen der Arbeitswelt - was kümmert uns die Verseuchung von Atomanlagen mit Plutonium, wir tauschen bei den Mitarbeitern einfach alle 2 Jahre Leber und Nieren aus, das geht inzwischen schließlich sogar amulant. Schöne neue Welt?
5. Sicher
AMC 07.04.2011
Zitat von MeckermannDiese Methode ist eher für die Grundlagenforschung interessant. Ob damit jemals Patienten direkt behandelt werden können, ist sehr fraglich.
Da haben Sie Recht, aber aus dieser Forschung kann in 30 Jahren *einiges* werden, auch in der angewandten Medizin.
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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.
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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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