Wissenschaft
Sanfte Umprogrammierung der Hautzelle zur Stammzelle
Es klingt wie eine Vision: Vielseitige, embryonale Stammzellen gewinnen - ganz ohne auf Eizellen zurückgreifen zu müssen oder Embryonen zu zerstören. Bereits 2006 hatten japanische Forscher eine solche Methode vorgestellt. Sie nutzten dabei lediglich vier Gene, um normale Körperzellen in stammzellähnliche Zellen umzuprogrammieren. Einem Team um Hans Schöler vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster ist nun gemeinsam mit Kollegen aus Aachen ein weiterer wichtiger Schritt gelungen. Wie sie im Fachmagazin Nature (2008, 29. Juni, Online-Vorabveröffentlichung) berichten, wurden Zellen erwachsener Mäuse nicht nur schonender, sondern auch sicherer als bisher in ihren embryonalen Urzustand zurückzuversetzt: Statt vier Genen benötigten die Forscher lediglich zwei. Zugleich konnten sie offenbar den Einsatz von Viren als Genfähren deutlich reduzieren. Langfristig, so die Hoffnung, könnte darauf sogar ganz verzichtet werden. Damit wäre eines der größten Risiken künftiger Stammzelltherapien - eine Entgleisung injizierter Zellen zu Tumoren - gebannt.
Der jüngste Erfolg der deutschen Wissenschaftler ist ein weiterer Beleg dafür, wie rasant die Stammzellforschung voranschreitet: Vor gerade einmal zwei Jahren war es japanischen Forschern erstmals geglückt, ausgereifte Hautzellen einer Maus mit minimalistischen Kunstgriffen so umzuprogrammieren, dass sie sich wie embryonale Stammzellen verhalten und wie diese jeden der mehr als 200 Zelltypen des Körpers bilden können (mehr...). Nicht einmal ein Jahr später zeigte sich, dass die gleiche Methode auch bei menschlichen Hautzellen funktioniert (mehr...).
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Seit 2004 ist Hans Schöler Direktor am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster. Er gilt als einer der renommiertesten deutschen Stammzellforscher. In einem Interview erläutert der Wissenschaftler die Bedeutung der Reprogrammierung von Haut- zu Stammzellen. |
Überraschend einfaches Rezept noch weiter reduzieren
Das "Rezept" war überraschend einfach: Um die induzierten pluripotenten Stammzellen (kurz: iPS) zu erzeugen, hatte das Team um Shinya Yamanaka von der Universität Tokyo weder Eizellen noch Embryonen benötigt. Um sie in ähnliche Alleskönner zu verwandeln, wie es die embryonalen Stammzellen sind, genügte es, vier Gene in das Erbgut der Hautzellen einzuschleusen: Oct4, Sox2, c-Myc und Klf4. Der Haken daran war nur: Viele der Tiere, denen man iPS-Zellen implantiert hatte, erkrankten wenige Wochen später an Krebs.
Zwei Mitarbeiter aus Schölers Team, die Zellbiologen Jeong Beom Kim und Holm Zaehres, fanden jedoch kurz darauf in Untersuchungen an Mäusen heraus, dass neurale Stammzellen aus dem Gehirn von Natur aus erhöhte Mengen der Produkte von Sox2 und c-Myc bilden. Neurale Stammzellen sind Vorläuferzellen, die zu verschiedenen Zelltypen des zentralen Nervensystems wie Neuronen, Astrozyten und Oligodendrozyten heranreifen können und die sich vergleichsweise leicht im Labor züchten lassen. Wie Kim und Zaehres nun gemeinsam mit Kollegen Martin Zenke von der Rheinisch-Westfälischen Universität (RWTH) Aachen im Fachmagazin Nature (2008, 29. Juni, Online-Vorabveröffentlichung) berichten, reicht es für die Reprogrammierung dieser Stammzellen bereits aus, zwei der vier Gene aus dem Cocktail einzuschleusen: entweder Oct4 zusammen mit Klf4. Oder aber Oct4 in Kombination mit c-Myc.
Ziel: Ganz ohne krebsauslösende Viren als Genfähren auskommen
"Dass wir jetzt nur noch zwei Faktoren brauchen, zeigt, dass wir auf dem richtigen Weg sind", sagt Schöler. Ziel sei es letztlich, Verfahren zu finden, mit denen sich Körperzellen ganz ohne Viren zu pluripotenten Stammzellen umprogrammieren lassen. "Nur so wird es gelingen, mit Hilfe von Stammzellen Therapien für bislang unheilbare Krankheiten zu entwickeln, die nicht nur effektiv, sondern auch sicher genug sind, um sie irgendwann beim Menschen anwenden zu können."
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Stammzellgesetz: Im April wurde eine der schärfsten politischen Debatten im Deutschen Bundestag entschieden. Nach monatelangen Diskussionen einigten sich die Abgeordneten auf eine Verschiebung des Stichtages. |
Die Nutzung neuraler Stammzellen für spätere Therapien sei zwar unwahrscheinlich, so Schöler. Denn die Zellen kommen vorwiegend im Gehirn vor. Sie lassen sich daher schlecht beim Menschen isolieren. "Dank der neuen Erkenntnisse können wir jetzt aber gezielter nach Zelltypen im Körper suchen, die sich ähnlich gut eignen, aber leichter zugänglich sind."
Chemische Wirkstoffe suchen, die Reprogrammierung anstoßen
Zudem sei es mithilfe neuraler Stammzellen jetzt deutlich leichter, Wirkstoffe zu suchen, die die Reprogrammierung anstelle von Viren anschieben können. Solche kleinen, biologisch aktiven Verbindungen, im Fachjargon "small molecules" oder "chemical compounds" genannt, gelten als Hoffnungsträger der Stammzellforschung. Denn anders als beim Einschleusen von Genen lässt sich die Dauer und Stärke der Wirkung kleiner Moleküle viel genauer steuern: Sobald die Zellen erst einmal reprogrammiert sind, kann in ihnen das normale Entwicklungsprogramm ablaufen. Eingeschleuste Viren dagegen bleiben für immer im Erbgut - und können jederzeit aktiv werden und zum Beispiel Krebsgene aktivieren.
Einen ersten, wichtigen Erfolg bei der Suche nach geeigneten Wirkstoffen konnte Schölers Team kürzlich bereits verbuchen Wie sie gemeinsam mit Kollegen vom Scripps Research Institute im kalifornischen La Jolla im Fachmagazin Cell Stem Cell (2008, Vol. 2, S. 525) berichten, haben die Forscher ein kleines chemisches Molekül entdeckt, mit dem sie den Effekt eines eingeschleusten Oct4-Gens ersetzen können. Und Schöler ist optimistisch, dass das auch bei den anderen Faktoren gelingen wird. "Oct4 hat eine Schlüsselrolle bei der Reprogrammierung. Wenn wir es bei diesem Gen geschafft haben, wird das in absehbarer Zeit auch bei den restlichen drei möglich sein." Das würde die Chance eröffnen, nicht nur einige wenige, sondern alle Zellarten des Körpers für Stammzelltherapien zu nutzen.
