Stammzellen in Kolonien

New York/Wien. Ein Stück der eigenen Haut als Ersatzteil für Augen: Erstmals haben Forscher einer Frau Netzhaut-Gewebe aus verjüngten Hautzellen eingepflanzt. Der Versuch kann die Patientin nicht heilen, ist aber entscheidend für weitere Fortschritte in der Stammzellenforschung.

Die 70-jährige Frau aus Japan leidet an altersbedingter Makuladegeneration. Die Krankheit, bei der die Netzhaut am Punkt des schärfsten Sehens ihre Funktion verliert, ist die häufigste Ursache für Erblindung bei Menschen ab 50 Jahren. Die Patientin ist die Erste, deren eigene Zellen zu frischem Gewebe herangezüchtet wurden.

Die Mediziner des City Medical Center General Hospital und des Riken Center in Kobe haben aus den Hautzellen induzierte pluripotente Stammzellen (IPS) hergestellt. Bei der Methode werden normale Körperzellen in pluripotente Stammzellen zurückverwandelt. In die Körperzellen werden Gene geschleust, die normalerweise in embryonalen Stammzellen aktiv sind, für Hautzellen typische Erbgutabschnitte werden abgeschaltet. So verlieren die Hautzellen ihre Spezialisierung und werden wieder zu Alleskönnern, die sich erneut zu voll funktionsfähigen Muskel-, Organ- und in diesem speziellen Fall eben Augenzellen entwickeln können. Nach erfolgreichen Experimenten mit Tieren wurden verjüngte Zellen nun einem Menschen eingepflanzt, um die Sicherheit der IPS zu testen, berichtet das Fachmagazin "Nature".

Die Entdecker der IPS-Zellen, Shinya Yamanaka und John Gurdon, erhielten 2012 den Nobelpreis. Noch gibt es jedoch Probleme beim Umprogrammieren der Zellen. "Der Prozess der Rückprogrammierung kann Wochen dauern und funktioniert nur in einem Prozent der Fälle", warnen US-Forscher des Langdone Medical Center der Universität New York (NYU). Häufig entstehen dabei auch Mutationen, die die Bildung von Tumoren begünstigen könnten. Forscher suchen daher nach Wegen, die Risiken zu minimieren und die Herstellung zu verbessern. Matthias Stadtfeld vom Skirball Institute und Helen Kimmel von der NYU wollen nun einen Weg zur effizienteren Rückprogrammierung gefunden haben.

Nach Yamanaka gibt es vier Gene namens c-Myc, Klf-4, Oct-4 und Sox-2, deren kollektive Aktivität auf den Plan gerufen werden muss, um Körperzellen dazu anzuregen, sich in einen Zustand zurückzuentwickeln, der dem von embryonalen Stammzellen ähnelt. Stadtford und seine Kollegen haben nun jedoch untersucht, wie sich chemische Verbindungen in Enzymen, die in den meisten Zellen vorkommen, auf die Rückprogrammierung zu IPS auswirken. Sie fügten zwei Verbindungen, WnT und TGF-ß - Signalwege für multiple Wachstumsprozesse - den ursprünglichen vier Genen im Labor hinzu, sowie Vitamin C. Das auch Ascorbinsäure genannte Vitamin aktiviert Enzyme zum Aufbau von Chromatin, aus dem die Chromosomen bestehen. In den "Stem Cell Reports" berichten die Forscher, mit der Kombination der vier Gene und der drei Verbindungen 20 Mal so viele pluripotente Stammzellen aus Mäuse-Hautzellen herangezüchtet zu haben wie ursprünglich.

Mehr Blutstammzellen

Stadtford zufolge ist die Technologie "effizient und verlässlich: Sie wird Anlass geben für weitere Forschungsarbeiten, um aus IPS jedes Gewebe zu schaffen". Denn selbst wenn die japanische Gewebe-Transplantation zum Erfolg wird, lässt sie sich nicht auf andere Organe übertragen. Denn noch wird für jedes Gewebe aus iPS-Zellen ein anderes Rezept benötigt.

Einen anderen Ansatz in der Stammzellenforschung verfolgen kanadische Forscher. Sie haben ein Molekül namens UM171 entdeckt, das Stammzellen aus Nabelschnurblut vervielfältige, wie sie in "Science" berichten. Transplantationen von Stammzellen aus Nabelschnurblut kommen in der Behandlung von Bluterkrankungen, wie etwa Leukämie, zum Einsatz. Das Nabelschnurblut neugeborener Babys gilt als exzellente Quelle für Blutstammzellen, da das junge, unreife Immunsystem nach einer Transplantation weniger Immunreaktionen auslöst. Mangels genug Nabelschnurblut werden derzeit aber in erster Linie Kinder mit dieser effektiven Methode behandelt. UM171 soll nun die Zahl dieser Stammzellen auf das Zehnfache erhöhen, berichten die Forscher des Maisonneuve-Spitals in Montreal.