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Neue Möglichkeiten für den Einsatz von Stammzellen in der Medizin

24.03.2006
Adulte spermatogoniale Stammzellen verhalten sich wie embryonale Stammzellen

Göttinger Medizinwissenschaftler präsentieren im Wissenschaftsmagazin NATURE weltweit weltneueste Forschungsergebnisse:


Aus den Stammzellen bilden sich in Kultur Herzzellen (oben links), Skeletalmuskelzellen (oben rechts), Gefäßmuskelzellen (unten links) und Nervenzellen (unten rechts).

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Bereichs Humanmedizin der Georg-August-Universi-tät Göttingen veröffentlichen am 29. März 2006 eine Arbeit in der renommierten Fachzeitschrift NATURE. Die beschriebene Lösung vermeidet die ethischen und immunologischen Probleme beim Einsatz von embryonalen Stammzellen in der medizinischen Forschung. Die Forschergruppe arbeitet unter der Leitung von Prof. Dr. Gerd Hasenfuß, Direktor der Abteilung Kardiologie und Pneumologie, und Prof. Dr. Wolfgang Engel, Direktor der Abteilung Humangenetik, in Kooperation der Arbeitsgruppe um Frau Dr. Kaomei Guan, Abteilung Kardiologie und Pneumologie, und Herrn Priv. Doz. Dr. Karim Nayernia, Abteilung Humangenetik.

Wir haben neue Grundlagen für die zukünftige Behandlung von schweren Erkrankungen wie Herzmuskelschwäche und anderer schwerer Erkrankungen mit körpereigenen Stammzellen entwickelt“, so der Kardiologe Prof. Gerd Hasenfuß.

„Wir isolierten spermatogoniale Stammzellen aus Hodengewebe von adulten Mäusen“, so Priv. Doz. Dr. Karim Nayernia, Abteilung Humangenetik. Diese Zellen sind physiologisch für die kontinuierliche Bildung von Spermien verantwortlich. Die Göttinger Wissenschaftler konnten zeigen, dass die Zellen im Reagenzglas kultiviert und in einen Zustand gebracht werden können, der den Eigenschaften von embryonalen Stammzellen entspricht. Die Zellen bilden einen Zellverband (Embryoid body), der spontan in wahrscheinlich alle Zellen des Organismus ausreifen kann. So entstehen nach mehreren Tagen Herzmuskelzellen, die sich wie im Herzen spontan rhythmisch verkürzen. Durch biochemische und physiologische Untersuchungen konnten die Zellen eindeutig als Herzzellen identifiziert werden. Sie lassen sich klar von den ebenfalls entstehenden Skelettmuskelzellen unterscheiden. Weiterhin konnten aus den Zellen spezialisierte Nervenzellen entwickelt werden, die das bei der Parkinsonschen Krankheit fehlende Dopamin produzieren. Auch andere Zellarten wie Gefäßzellen, Hautzellen, Leberzellen, Bauchspeicheldrüsenzellen und Blutzellen konnten bisher aus diesen Stammzellen gewonnen werden.

„Die Fähigkeit der von uns kultivierten adulten Zellen in die verschiedensten Gewebe auszudifferenzieren, wurde bisher nur bei embryonalen Stammzellen beobachtet“, so Frau Dr. Kaomei Guan, Abteilung Kardiologie und Pneumologie, Herzzentrum. Die Erfindung und deren Anwendung ist international zum Patent angemeldet und wird von der MBM ScienceBridge GmbH, der Technologie-Transferorganisation der Georg-August-Universität Göttingen, verwertet.

Gegenwärtig sind die Göttinger Wissenschaftler damit beschäftigt, die entsprechenden Stammzellen beim Menschen zu identifizieren. Die Untersuchungen werden an Biopsien durchgeführt, die im Rahmen von urologischen Eingriffen gewonnen werden. „Sollten die Ergebnisse am Menschen bestätigt werden, wären gleichzeitig das immunologische und das ethische Problem von menschlichen embryonalen Stammzellen gelöst“, so die beteiligten Wissenschaftler Prof. Dr. Gerd Hasenfuß, Prof. Dr. Wolfgang Engel, Frau Dr. Kaomei Guan und Herrn Priv. Doz. Dr. Karim Nayernia.

Auf Basis dieser Zellen können neue Stammzelltherapieverfahren für verschiedene Erkrankungen entwickelt werden. Hierzu müssten die spermatogonialen Stammzellen bei dem zu behandelnden männlichen Patienten gewonnen und nach Kultivierung im Reagenzglas wieder in denselben Patienten transplantiert werden.

Die Gefahr einer Abstoßung besteht bei dieser so genannten autologen Transplantation nicht. Mögliche Einsatzgebiete sind u.a. die Behandlung von Herzinfarkt, der Parkinsonschen Erkrankung und des Diabetes mellitus.

Zu der Frage, ob diese Zellen nur für die Behandlung von männlichen Patienten geeignet sind, meint Prof. Dr. Wolfgang Engel: „Zunächst ja. Allerdings ist auch die Weiterentwicklung des Verfahrens denkbar, so dass eine Fremdspende möglich ist. Darüber hinaus weiß man seit kurzem, dass auch im weiblichen Organismus Stammzellen existieren, die für die Produktion von Eizellen verantwortlich sind. In Analogie zu den spermatogonialen Stammzellen könnten auch diese Zellen zur Gewinnung von pluripotenten Stammzellen geeignet sein.“

Hintergrund der Arbeit in NATURE

Mit dem Begriff Stammzelle verbindet sich in der biomedizinischen Forschung die Hoffnung, bisher unheilbare Erkrankungen heilen und Organtransplantationen vermeiden zu können. Spezialisierte Organzellen sind in der Regel nicht mehr in der Lage, sich zu teilen, ihr Untergang infolge einer Erkrankung geht daher mit Funktionsverlust und Ersatz durch Narbengewebe einher. Demgegenüber besitzt eine undifferenzierte Stammzelle die Fähigkeit, sich selbst zu vermehren und reife, ausdifferenzierte Tochterzellen zu bilden. Man unterscheidet embryonale von adulten Stammzellen. Bei den embryonalen Stammzellen handelt es sich um Zellen, welche aus der inneren Zellmasse eines Embryos, der so genannten Blastozyste jenseits des Achtzellstadiums gewonnen wird. Embryonale Stammzellen können noch in alle Zell- und Gewebetypen des Organismus ausreifen. Sie sind pluripotent, aber nicht mehr totipotent. Bei den bisher identifizierten adulten Stammzellen ist das Teilungs- und Differenzierungspotential deutlich eingeschränkt.

Der großen Potenz von embryonalen Stammzellen für die Organregeneration stehen immunologische und vor allem ethische Bedenken entgegen. Da der Embryo, aus dem die Zellen gewonnen werden und der Empfängerorganismus immunologisch nicht identisch sind, müssen Abstoßungsreaktionen beim Einsatz von embryonalen Stammzellen befürchtet werden. Das immunologische Problem könnte vielleicht durch genetische Eingriffe oder durch das therapeutische Klonen gelöst werden. Schwerwiegender sind die ethischen Bedenken für den Einsatz von embryonalen Stammzellen und für das therapeutische Klonen.

Gesetzliche Basis ist das Embryonenschutzgesetz, nach dem Embryonen nur zum Zwecke der Fortpflanzung erzeugt werden dürfen. Menschliche embryonale Stammzellen können sich zwar nicht zu einem vollständigen menschlichen Organismus entwickeln, sie müssen aber aus Embryonen gewonnen werden. Die Verwendung von menschlichen embryonalen Stammzellen unterliegt daher seit Juni 2002 strengen gesetzlichen Regelungen. Forschung an embryonalen Stammzellen darf nur nach strenger Prüfung an solchen Zellen durchgeführt werden, die aus dem Ausland kommen und aus Embryonen stammen, die vor Januar 2002 durch extrakorporale Befruchtung zum Zwecke der Herbeiführung einer Schwangerschaft erzeugt worden sind.

Stefan Weller | Uni Göttingen
Weitere Informationen:
http://www.humanmedizin-goettingen.de

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