Stammzellenforschung
Wissenschaftler klonen menschlichen Embryo aus Hautzelle
Von Jens Lubbadeh
Spektakulärer Durchbruch in der medizinischen Forschung: US-Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, einen menschlichen Embryo aus einer Hautzelle zu klonen. Es ist ein Etappensieg auf dem Weg zur Herstellung maßgeschneiderter embryonaler Stammzellen.
Es ist vollbracht. Andrew French von der Stemagen Corporation in La Jolla, im US-Bundesstaat Kalifornien und seinen Kollegen ist nun das gelungen, was der südkoreanische Klonforscher Woo Suk Hwang bereits im Jahr 2004 behauptet hatte, erreicht zu haben: einen menschlichen Embryo aus einer Körperzelle zu klonen. Der Unterschied: Hwang entpuppte sich als Fälscher, French und seine Kollegen hingegen haben es tatsächlich geschafft. Ihren Durchbruch haben die Wissenschaftler im Fachmagazin "Stem Cells" veröffentlicht.
Der deutsche Stammzellforscher Miodrag Stojkovic,
der im Jahr 2005 bereits einen menschlichen Embryo geklont hatte - allerdings nicht aus einer Hautzelle, sondern aus dem einer embryonalen Stammzelle, bewertet die Arbeit von French und seinen Kollegen als wichtigen Meilenstein: "Es ist ein Durchbruch, weil hier erstmals gezeigt wurde, dass es möglich ist, aus adulten menschlichen Zellen Embryonen herzustellen", sagte Stojkovic, der in Valencia forscht, im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Für ihn ist die Arbeit seriös, weil French und seine Kollegen alle strengen DNA-Nachweise für die Echtheit des Klons erbracht hätten, die seit dem
Fälschungsskandal um Woo Suk Hwang von den wissenschaftlichen Magazinen vor einer Veröffentlichung verlangt werden.
Die Forscher verwendeten für ihre Experimente 29 Eizellen von drei 20- bis 24-jährigen Spenderinnen. Die Frauen hätten, wie French und seine Kollegen betonen, diese überschüssigen Eizellen freiwillig gespendet und dafür kein Geld erhalten. Die Wissenschaftler entfernten die Kerne der Eizellen und schleusten darin die Hautzellen eines Mannes ein. Aus fünf dieser mit fremdem Erbgut bestückten Eizellen entstanden dann Blastozysten, ein Entwicklungsstadium des Embryos aus weniger als 70 Zellen. Bei einer der Blastozysten konnten sie die erfolgreiche Klonierung sicher nachweisen - die DNA-Analyse ergab, dass sie genetisch identisch mit der Hautzelle war.
STAMMZELLEN - DIE ZELLULÄREN 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.
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.
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.
Erstaunlich ist: French und seine Kollegen hatten bei ihren Klonexperimenten klassische Techniken verwendet und methodisch nichts anders gemacht als andere Labors. Warum gelang ihnen nun die Klonierung an menschlichen Zellen? Jürgen Hescheler, Stammzellforscher an der Universität Köln, vermutet im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE, dass es einfach an der Frische der verwendeten Eizellen gelegen haben könnte. Diese wurden, wie French und seine Kollegen schreiben, weniger als zwei Stunden nach der Entnahme aus dem Eierstock für die Klonversuche verwendet. Auch Stojkovic bestätigt, dass seiner Erfahrung nach für das therapeutische Klonen an menschlichen Zellen die Güte der Eizellen ein sehr kritischer Faktor ist: "Man kann die Eizellen nur bis maximal zwei Stunden nach der Entnahme verwenden", sagt Stojkovic. Auch das Alter der Spenderin spiele eine Rolle - je jünger diese sei, desto besser, so Stojkovic.
Der nächste Schritt ist entscheidend
So spektakulär die erfolgreiche Klonierung ist - der letzte Schritt hin zum therapeutischen Klonen fehlt noch: die Gewinnung embryonaler Stammzellen aus dem geklonten Embryo. Der Grund, warum die Wissenschaftler das nicht taten: Die geklonten Blastozysten mussten zur DNA-Analyse an ein externes Labor geschickt werden. "Nach der Verifikation der gelungenen Klonierung waren die Blastozysten nicht mehr dazu geeignet, aus ihnen embryonale Stammzellen zu isolieren", sagte Andrew French SPIEGEL ONLINE. Sein Team arbeite bereits an diesem nächsten Schritt.
Hescheler bewertet die Arbeit Frenchs und seiner Kollegen daher als Etappenerfolg auf dem Weg zur Herstellung maßgeschneiderter embryonaler Stammzellen. Stojkovic sieht in dem Fehlen der Stammzellableitung auch den Grund, warum die Arbeit der Forscher nicht in einem der großen wissenschaftlichen Fachmagazine, wie beispielsweise "Science" oder "Nature" veröffentlicht wurde.
DER SPIEGEL
Prinzip der Herstellung embryonaler Stammzellen
Hescheler bemängelt an der Arbeit allerdings die Qualität des Embryos: "Die Blastozyste, die die Forscher hergestellt haben, sieht meiner Meinung nach nicht so gut aus. Ich habe Zweifel, ob man daraus wirklich Stammzellen gewinnen könnte."
Miodrag Stojkovic ist da anderer Meinung: "Für mich ist die Blastozyste von normaler Qualität. Ich habe schon schlechtere gesehen, aus denen letztlich noch erfolgreich Stammzellen abgeleitet wurden." Andrew French versichert: "Wir hatten einen Embryologen, der die geklonte Blastozyste untersuchte. Er bestätigte, dass sie von geeigneter Qualität sei."
STICHWORT: KLONEN
Ziel des therapeutischen Klonens ist nicht die Kopie eines Lebewesens, sondern die Erzeugung eines Embryos, aus dem maßgeschneiderte embryonale Stammzellen gewonnen werden. Mit diesen Zellen mit dem Erbgut eines Patienten wollen Mediziner einmal neues Gewebe züchten und ihm einpflanzen. Der Vorteil: Im Gegensatz zu der Transplantation eines Spenderorgans wird das gezüchtete Gewebe nicht vom Immunsystem des Empfängers abgestoßen. Die Methode beim therapeutischen ist dieselbe wie beim reproduktiven Klonen. Aus Körperzellen des Patienten wird der Zellkern mit der DNA entnommen und in eine entkernte Eizelle gespritzt. Diese entwickelt sich zu einem Embryo, aus dem nach einigen Tagen die Stammzellen gewonnen werden. Diese embryonalen Stammzellen können sich in jede beliebige Körperzelle entwickeln. Die Hoffnung der Mediziner ist, dass sie einmal jede beliebige Gewebeart, beispielsweise Herzmuskeln, Nerven oder Bauchspeicheldrüsen, züchten und damit Krankheiten wie Herzversagen, Parkinson und Diabetes heilen können.
Unter reproduktivem Klonen versteht man die Herstellung eines genetisch identischen Lebewesens aus einem anderen. Dazu aus einer beliebigen Körperzelle des Lebewesens der Zellkern entnommen und in eine entkernte Eizelle der Zellkern verpflanzt. Wenn sich der Embryo nach wenigen Tagen zur sogenannten Blastozyste entwickelt hat, wird er in die weibliche Gebärmutter eingepflanzt. Reproduktives Klonen von Menschen wird von nahezu allen seriösen Forschern als unmoralisch abgelehnt und in vielen Ländern geächtet.
In Deutschland ist das Klonen menschlicher Embryonen und die Gewinnung von Stammzellen aus ihnen verboten. In Ausnahmefällen erlaubt das Gesetz aber den Import von Stammzellen, die vor dem 1. Januar 2002 durch künstliche Befruchtung gewonnen und in Laborkulturen gelagert wurden. Einige deutsche Forscherteams dürfen inzwischen mit diesen Zellen arbeiten. In Großbritannien und Südkorea ist das therapeutische Klonen ausdrücklich erlaubt, ebenso in den USA, wo das Klonen von Embryonen aber nicht mit staatlichen Mitteln gefördert wird.
Embryonale Stammzellen sind wie ein Ersatzteillager für den Körper, denn sie besitzen die Fähigkeit, sich in jedes Körpergewebe zu verwandeln. Für Mediziner sind diese Zellen große Hoffnungsträger: Ob Herzinfarkt, Diabetes oder Parkinson - mit embryonalen Stammzellen wollen sie kaputt gegangenes Gewebe ganz einfach neu züchten. Es wäre der Beginn einer neuen Ära in der Medizin: Statt körperliche Defekte nur symptomatisch mit Medikamenten zu behandeln, könnte man sie mit embryonalen Stammzellen gänzlich beheben und Krankheiten tatsächlich heilen.
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