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News: Potente Zellen

Die ethisch problematischen potenziellen Alleskönner der Zellbiologie sorgen für neuen Wirbel: Sowohl embryonale Stammzellen als auch ihre weniger umstrittenen adulten Pendants demonstrieren wieder ihre Vielseitigkeit.
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Am 30. Januar 2002 entschied der Deutsche Bundestag, den Import menschlicher embryonaler Stammzellen unter strengen Auflagen zuzulassen. Die Diskussion um die vermeintliche medizinische Wunderwaffe reißt damit jedoch nicht ab: Einerseits gelten embryonale Stammzellen als wahre Alleskönner, da sie sich als pluripotente Zellen in alle Gewebetypen differenzieren können. Andererseits müssen sie aus Embyronen gewonnen werden, wodurch der Einsatz beim Menschen ethisch problematisch wird.

Die Medizin setzt jedoch große Hoffnung in das Potenzial der Stammzellen. Wenn es gelänge, mit ihnen zerstörtes Gewebe zu ersetzen, ließen sich schwere, bis heute unheilbare Krankheiten behandeln. Ein neuer Beweis für dieses Potenzial gelang jetzt Forschern vom amerikanischen National Institute of Health in Bethesda [1].

Die Wissenschaftler um Ron McKay versuchten, die Parkinson-Krankheit – von der Schüttellähmung sind allein in Deutschland etwa 250 000 Menschen betroffen – mit embryonalen Stammzellen zu heilen. Hierzu injizierten sie embryonale Stammzellen aus Mäusen in das Gehirn von Ratten, die den Neurotransmitter Dopamin nicht mehr herstellen konnten und daher an Parkinson-ähnlichen Symptomen litten.

Zuvor wendeten sie jedoch einen Trick an: Sie fügten in das Erbgut der Stammzellen das Gen Nurr1 ein, welches für das Protein Nuclear receptor related-1 codiert – ein Transcriptionsfaktor, der für die Differenzierung von neuronalen Vorläuferzellen in funktionsfähige Nervenzellen sorgt.

Der Trick funktionierte: Die präparierten Stammzellen wandelten sich im Rattengehirn in Nervenzellen um, die rege Dopamin produzierten. Die Krankheitssymptome der Tiere gingen entsprechend zurück. Besonders freut die Wissenschaftler, dass sich die implantierten Zellen auch vier Wochen später friedlich verhielten und nicht zu Tumoren entarteten, wie das für die potenziell unsterblichen Stammzellen befürchtet wird.

Wenn die Ergebnisse auch nur vorläufig sind, scheinen sie die Hoffnungen der Mediziner zu erfüllen. Das ethische Problem bleibt jedoch bestehen.

Einen Ausweg aus diesem Dilemma sucht Catherine Verfaillie von der University of Minnesota. Ihre Arbeitsgruppe experimentiert schon seit längerem mit einer bestimmten Sorte adulter Stammzellen, den multipotenten adulten Vorläuferzellen (multipotent adult progenitor cells, MAPC), die im Knochenmark zu den verschiedenen Blutzellen heranreifen. Aufgrund eingeschränkter Entwicklungsfähigkeit gilt ihr medizinisches Potenzial – im Gegensatz zu den pluripotenten embryonalen Stammzellen – als begrenzt. Andererseits ließen sie sich direkt aus dem Knochenmark des Patienten gewinnen und wären daher ethisch unproblematisch.

Doch Verfaillie traut den MAPCs durchaus mehr zu. Ihrer Arbeitsgruppe gelang es bereits, MAPCs in der Kulturschale zu Leberzellen heranreifen zu lassen. Jetzt wagten die Forscher den Einsatz im lebenden Tier [2].

Hierzu isolierten die Wissenschaftler die Stammzellen aus dem Knochenmark von Mäusen und injizierten diese in Mäuseblastocysten. Die Embryonen nahmen die Spende an: Es entstanden Mischwesen – so genannte Chimären –, deren Zellen sowohl von der Blastocyste als auch von den gespendeten MAPCs abstammten. "Einige der Tiere waren zu 40 Prozent aus den ehemaligen Knochenmarksstammzellen zusammengesetzt", erklärt Verfaillie. "Das zeigt, dass diese Zellen sich zu vielen Organen entwickeln können."

Die MAPCs wären damit nicht – wie ihr Name sagt – lediglich multipotent, sondern pluripotent. Die Wissenschaftler konnten diese Vermutung bestätigen, indem sie die Stammzellen im Labor zu den drei Keimblättern Entoderm, Mesoderm und Ektoderm, aus denen sich alle Gewebetypen ableiten, entwickeln ließen. Außerdem scheinen sie wie ihre embyronalen Pendants potenziell unsterblich zu sein: Sie verfügen über das Enzym Telomerase, das eine unbegrenzte Zellteilung ermöglicht.

"Die beiden Veröffentlichungen werden sicherlich die Debatte um die Vor- und Nachteile von embryonalen und adulten Stammzellen wieder aufleben lassen", betont Natalie DeWitt von der Zeitschrift Nature. "Beide zusammen demonstrieren das außerordentliche Potenzial der Stammzellen sowie den weiteren Forschungsbedarf auf allen Gebieten der Stammzellbiologie."

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