Hightech-Strategie

Medizinischer Fortschritt mit Stammzellen

In der Debatte um Stammzellen ist es ruhiger geworden. Bei ihr geht es um Hoffnungen auf medizinische Durchbrüche auf der einen und ethische Bedenken auf der anderen Seite. Deutschland hat sich positioniert und setzt in der Forschung mehr auf adulate denn auf embryonale Stammzellen.

Stammzellenforschung

Stammzellen könnten heilen

Foto: laif

Was bedeutet dies?

Wenn aus einer befruchteten Eizelle ein Embryo entsteht, sorgen die embryonalen Stammzellen dafür, dass sich aus unspezifischen Zellen alle notwendigen Gewebearten etwa für Organe, Muskeln, Knochen oder Gehirn bilden. Embryonale Stammzellen können jede Art von Körperzelle bilden. Adulte - also eigentlich erwachsene - Stammzellen sorgen lebenslang für Wachstum, Regeneration und Reparatur ganz bestimmter Gewebe, also etwa für Hautgewebe, wenn man sich verletzt hat. Einige sind spezialisiert auf die kontinuierliche Neubildung von wichtigen Zellen des Blutes, andere für das Darmgewebe. 

Verschiedene komplexe Gewebe und Organe, beispielsweise das Gehirn oder das Herz, enthalten wenige oder gar keine Stammzellen und können sich daher, etwa nach einer Schädigung, nicht aus eigener Kraft regenerieren. 

Stammzellen: Hoffnungsträger für die Medizin 

Der Gedanke, Stammzellen in der Medizin einzusetzen, ist verlockend, denn mit zunehmendem Alter verlieren mehr und mehr Stammzellen ihre ursprüngliche Fähigkeit, neue Zellen zu bilden. So regeneriert sich Muskelgewebe nicht mehr ausreichend. Im Alter baut es sich sogar ab. Der Mensch hat weniger Kraft und fühlt sich schwach, typisch und fast selbstverständlich bei alten Menschen.

Durch die gestiegene Lebenserwartung spielen chronische und degenerative Erkrankungen, die in höherem Alter häufig auftreten, eine immer größere Rolle in der medizinischen Versorgung. Viele dieser Erkrankungen, aber auch Unfälle, gehen mit der Zerstörung einzelner Zellen, Gewebeteile oder ganzer Organe einher.

Stammzellen könnten geschädigte Zellen oder Gewebe dauerhaft wiederherstellen. Eine derartige, echte regenerative Therapie verspricht nicht nur eine Verbesserung der Lebensqualität der Patienten. Da langwierige Behandlungen vermieden werden, würde dies auch das Gesundheitssystem und die Volkswirtschaft erheblich entlasten.

Zelltherapien gibt es schon

Schon seit vielen Jahren werden Stammzellen klinisch genutzt, so etwa für die Behandlung von Leukämien.  Bei bestimmten Formen dieser Krankheit sind die eigenen adulten Stammzellen für die Blutbildung derart verändert, dass sie keine funktionsfähigen Blutzellen mehr bilden. Die Therapie besteht darin, zunächst einmal mittels Chemie oder Bestrahlung alle Stammzellen im Knochenmark abzutöten. Anschließend erhält der Körper des erkrankten Menschen Stammzellen eines geeigneten Spenders. Wenn diese vom Körper angenommen werden, vermehren sie sich und bilden schließlich gesunde Blutzellen.

Hautverletzungen lassen sich heute mit „Hautersatz-Pflastern“ behandeln, die dazu dienen, neues Gewebe zu züchten. Dabei spielen adulte Stammzellen zunehmend eine Rolle. Auch bei degenerativen Gelenkerkrankungen kommen mittlerweile Stamm- oder Vorläuferzellen zum Einsatz. Sie bieten für die Patienten eine gute Alternative zu dem oft noch unvermeidlichen Ersatz eines künstlichen Gelenks. Bei einem der verschiedenen Verfahren werden körpereigene Knorpelzellen, die sich nur noch selten teilen, aus dem Knorpelgewebe des Knie-Gelenks entnommen und in Zellkultur vermehrt. Diese neugewonnen Zellen werden anschließend in das Gelenk transplantiert, wo sie neue Knorpelmasse bilden.

Embryonale Stammzellen unverzichtbar?

Gegen die Nutzung embryonaler Stammzellen gibt es ethischen Bedenken, denn sie lassen sich nur aus embyonalem Gewebe gewinnen. Deshalb wird in Deutschland nach Alternativen gesucht. Neben der Verwendung adulter Stammzellen versuchen Wissenschaftler vor allem, „normale“ Körperzellen in stammzellartige Zellen umzuprogrammieren. Solche Zellen werden als induzierte pluripotente Stammzellen oder kurz iPS-Zellen genannt. Durch genetische Manipulation gelang es, solche Zellen herzustellen. Allerdings lassen sich diese Zellen noch nicht in der Medizin einsetzen, da sie noch mit einem hohen Krebsrisiko verbunden sind.

„Junge“, d.h. wenig differenzierte Zellen lassen sich leichter reprogrammieren und haben auch weniger Schädigungen im Erbgut als „ältere“ Zellen. Daher ist Nabelschnurblut eine vielversprechende und leicht zugängliche Quelle für die Herstellung von „iPS-Zellen“. So könnten in Zukunft Stammzellen bereitgestellt werden, die der Körper der meisten Menschen akzeptieren würde. Eine möglichst genau auf die einzelnen Patienten abgestimmte Zelltherapie würde ein großer Schritt auf dem Weg zu einer individualisierten Medizin sein.  

Das Bundesforschungsministerium unterstützt Projekte, in denen gezielt über Stammzelltherapiemöglichkeiten für bestimmte lebensbedrohliche Krankheiten geforscht wird. ein Beispiel ist die Leberzirrhose, die derzeit nur durch eine oft mit schweren medizinischen Komplikationen verbundene Transplantation zu heilen ist. Der Forschungsverbund „Zelltherapie Ansätze in Modellen für Biliäre Fibrose“ will Leberzellen mit aus Stamm- bzw. Vorläuferzellen züchten und damit die körpereigenen Reparaturmechanismen unterstützen.

Die Therapie von Herzinfarkten ist das Thema des Verbundes „Autologes bioartifizielles Herzgewebe für die Herzgewebereparatur“. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen Herzzellen gewinnen und vermehren, um durch diese dann die bessere Durchblutung des Herzens sicher zu stellen.

Ist also etwa eine Leber durch Leberzirrhose stark geschädigt, könnte quasi-körpereigenes Lebergewebe gezüchtet und anschließend implantiert werden. Für Professor Rudolph ein aufwändigerer und “klinikfernerer“ Prozess als jene Arbeiten an adulten Leber-Stammzellen, die er heute schon praktiziert. Gelänge es nämlich, in der Leber selbst Stammzellen zu aktivieren, würde sich direkt im Organ neues Gewebe bilden. Rudolph hält Forschung an embryonalen Stammzellen dennoch nicht für verzichtbar. Denn diese Zellen können sich leichter als adulte Stammzellen in unterschiedliche Zelltypen entwickeln.

Viele weitere Chancen

Die Stammzellforschung ermöglicht es auch, Krankheiten im Labor an Zellkulturen zu untersuchen oder die Wirksamkeit von Medikamenten zu testen, ohne sie an Patienten zu verabreichen. IPS-Zellen sind dabei sehr hilfreich für die Entwicklung von Arzneimitteln. So kann auf viele der früher erforderlichen Tierversuche verzichtet werden. Aufgrund der Fortschritte in der Stammzellforschung und der iPS-Technologie investieren nun auch große Pharmafirmen in Stammzelltechnologien.

Stammzellen scheinen nach neuesten Erkenntnissen auch eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Ausbreitung von Tumoren zu spielen. Das Wiederauftreten von Krebsherden nach einer scheinbar erfolgreichen Therapie wird mittlerweile auch auf verbleibende hoch-resistente Krebsstammzellen zurückgeführt. Ziel ist es daher eine Tumortherapie zu entwickeln, die auch alle vorhandenen Krebsstammzellen vernichtet und damit vielen Krebspatienten eine dauerhafte Heilung ermöglicht.

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