Alternative zu embryonalen Stammzellen Alleskönner in neuer Qualität erzeugt

Sind Nerven durchtrennt oder Muskeln zerstört, ließen sich aus umprogrammierten Körperzellen neue Gewebe züchten. Doch bisher reicht die Qualität dieser Stammzellen nicht für die Therapie. Ein Maus-Experiment weckt neue Hoffnung.
Stammzellen in der Kulturschale: Umprogrammierte Zellen könnten umstrittene embryonale Stammzellen ersetzen

Stammzellen in der Kulturschale: Umprogrammierte Zellen könnten umstrittene embryonale Stammzellen ersetzen

Foto: Corbis

Die Pläne von Stammzellforschern könnten einem schönen Traum entstammen: Aus ausgewachsenen Zellen des menschlichen Körpers ließen sich über ein paar Zwischenschritte vollkommen neue Gewebe züchten. Mit deren Hilfe könnten geschädigte Nerven repariert oder Organe und Gliedmaßen nachgezüchtet werden. Auch umstrittene embryonale Stammzellen, für die Embryonen getötet werden müssen, bräuchte man dazu nicht. Doch noch hat die Technik, für deren Entdeckung 2012 der Medizin-Nobelpreis verliehen wurde, Schwächen.

Zwar ist es bereits gelungen, ausgewachsene Körperzellen in einen Zustand zurückzuversetzen, aus dem sie sich wieder in jeden Zelltyp verwandeln können (aus Hautzellen ließen über diesen Zwischenschritt etwa Blut- oder Muskelzellen herstellen). Doch bislang ist die Qualität dieser Stammzellen, die iPS-Zellen genannt werden, noch zu schlecht, um sie medizinisch verwenden zu können. Hier sind Forscher nun einen wichtigen Schritt weiter gekommen.

Qualität statt Quantität

Das Problem: Um erwachsene Zellen in Stammzellen umzuprogrammieren, muss man ihr Erbgut verändern. So werden etwa Gene in die Zellen eingeschleust, die typischerweise in embryonalen Stammzellen aktiv sind. Dabei schleichen sich häufig Mutationen ins Erbgut ein. Sie könnten Krankheiten verursachen, wenn man die Zellen in der Medizin einsetzt.

Alleskönner: Durch Genmanipulation verlieren Zellen ihre Spezialisierung

Alleskönner: Durch Genmanipulation verlieren Zellen ihre Spezialisierung

Foto: Yosef Buganim/ Hebrew University

Rudolf Jaenisch vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge und Kollegen haben nun einen neuen, besseren Umprogrammierungscocktail entwickelt. Er lässt zwar weniger Stammzellen entstehen als die bisher eingesetzte Mischung, dafür sind die entstehenden Zellen gesünder. Zum Vergleich: Mit der neuen Methode hergestellt, bestanden im Schnitt 80 von 100 iPS-Zellen den derzeit strengsten Stammzell-Qualitätstest. Vorher lag die Quote lediglich bei im Schnitt 30 von 100.

Zwei Schritte zu besseren Zellen

"An diesem Punkt, ist es nicht mehr entscheidend, ob wir eine Kolonie aus 10.000 Zellen oder eine aus 100.000 Stammzellen bekommen, solange sie eine hohe Qualität haben", erklärt Jaenisch. Was genau die Qualität der iPS-Zellen bestimmt, ist noch nicht abschließend geklärt. Dass die erzeugten Zellen nun gesünder seien, habe aber wahrscheinlich zwei Gründe, berichten die Forscher im Fachmagazin "Cell Stem Cell" :

  • Im Gegensatz zu seinem Vorgänger enthält der neue Cocktail keine sogenannten Onkogene, Teile des Erbguts, die etwa Krebszellen zu ungehemmtem Wachstum anregen.
  • In dem neuen Cocktail fehlen zudem zwei Substanzen, die im Erbgut der erwachsenen Zellen Regionen aktivieren, die in einer gesunden Zelle ausgeschaltet bleiben sollten.

Von der Maus zum Mensch

Völlig geklärt ist das Problem der iPS-Zell-Qualität damit aber nicht, denn bisher funktioniert der neue Cocktail nur an Mäusezellen. "Eine Übertragung auf humane Zellen war bisher nicht erfolgreich", sagt Martin Zenke, Stammzellforscher an der RWTH-Aachen, der nicht an der Studie beteiligt war. Zudem hätten die Forscher die neuen Gene in ihrem Experiment mit Lentiviren in die Mauszellen eingeschleust. Die Viren schmuggeln ihr gesamtes Erbgut in die DNA der Zellen, was bei einer Anwendung beim Menschen nicht wünschenswert sei.

Dennoch gibt es Hoffnung: In der Vergangenheit sei es in den meisten Fällen nur eine Frage der Zeit gewesen, bis die Ergebnisse aus vergleichbaren Maus-Studien auf den Menschen übertragen werden konnten. "Ich würde das auch hier erwarten und dann hätte man ein ausgezeichnetes System, um verlässlich auch hochwertige humane iPS-Zellen zu erhalten", so Zenke. Er schätzt die Qualität der aktuellen Studie als "absolut solide" ein.

Hochwertige menschliche iPS-Zellen sind der erste Schritt auf dem Weg zu einer möglichen Therapie. Die zweite große Herausforderung ist es, die Stammzellen dazu zu bringen, sich zu dem benötigten Zelltyp - etwa zu einer Nerven- oder Muskelzelle - zu entwickeln. Auch hier wird noch an den Grundlagen geforscht. "Bei der Differenzierung von iPS Zellen in therapeutisch wichtige Zelltypen sollte man aber von möglichst hochwertigen iPS Zellen ausgehen", sagt Zenke. "Damit ist die aktuelle Arbeit eine auch für humane iPS-Zellen wichtige Studie."

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