Gesundheit: Stammzellen: Zellteilung

Noch sind sie nur eine Hoffnung der modernen Medizin: Stammzellen. Aber niemand weiß, ob sich die Erwartungen erfüllen werden. Eines Tages sollen Stammzellen verbrauchtes, erkranktes oder zerstörtes Gewebe ersetzen und auf diese Weise dem Körper neue Jugend verleihen. Noch aber streiten sich die Wissenschaftler darüber, ob embryonalen oder gewebetypischen ("adulten") Zellen die Zukunft gehört. Hierzulande hat die bislang reservierte Deutsche Forschungsgemeinschaft nun einen Richtungswechsel vorgeschlagen und sich auch für die Erforschung und Gewinnung embryonaler Stammzellen ausgesprochen.

Stammzellen sind biologische Prototypen. Sie lassen sich im Reagenzglas unbegrenzt vermehren und sind dazu in der Lage, sich zu vielen verschiedenen spezialisierten Zelltypen zu entwickeln. Die befruchtete Eizelle ist totipotent - aus ihr kann sich ein vollständiger Organismus entwickeln.

Noch bis zum Acht-Zell-Stadium ist jede Zelle des menschlichen Embryo totipotent. Danach verlieren die Embryonalzellen diese umfassende Entwicklungsmöglichkeit. Die innere Zellmasse der nun entstehenden menschlichen Keimblase enthält jene etwa 50 Zellen, die zu dem eigentlichen Embryo heranwachsen. Diese Zellen sind pluripotent und immerhin noch vielseitig begabt, denn sie können sich zu jedem Zelltyp entwickeln. Es folgt eine weitere Phase der Spezialisierung, an deren Ende die multipotente, gewebetypische Stammzelle steht. Ein Beispiel für Multipotenz sind die Stammzellen des Blutes, wie sie sich im Knochenmark jedes Menschen finden. Aus diesen Zellen entstehen rote und weiße Blutkörperchen ebenso wie die für die Blutgerinnung zuständigen Blutplättchen. Grafik: Stammzellen - Alleskönner im Körper Als mögliche Quelle für Ersatzgewebe waren bisher vor allem die pluripotenten Stammzellen im Gespräch. Allerdings kann man sie nur aus Embryonen gewinnen, die für eine Reagenzglasbefruchtung erzeugt wurden und nicht mehr benötigt werden. Eine andere Quelle sind Keimzellen aus dem Gewebe abgetriebener Feten. Aber eine ganze Serie bahnbrechender Studien hat in den letzten Monaten gezeigt, dass auch die ethisch unverfänglichen "adulten" Stammzellen ein erstaunliches Potenzial besitzen. Zum einen stellte sich heraus, dass multipotente, organtypische Stammzellen auch bei Erwachsenen als eiserne Reserve zu finden sind: für Blut, Haut, Darm, Nerven etwa wurden entsprechende Urzellen gefunden. Selbst Fettgewebe soll ein guter Quell sein.

Überraschend ist die Wandlungsfähigkeit dieser Gewebe-Stammzellen. So gelang es zwei Forscherteams, Stammzellen aus dem Knochenmark von Nagern dazu zu bringen, Schäden am Herzmuskel zu reparieren. Dann fanden Wissenschaftler heraus, dass Nerven-Stammzellen sich in Blutzellen verwandeln können. Ein ganze Serie von Studien folgte, nach denen unter geeigneten Bedingungen Knochenmark zu Gehirn oder zu Leber wurde, Haut zu Gehirn und Gehirn zu Herz.

Lassen sich also scheinbar spezialisierte Stammzellen einfach um- und zurückprogrammieren, benötigt man demzufolge gar keine embryonalen Zellen mehr, um Ersatzgewebe zu entwickeln? Diese Frage ist im Moment noch nicht eindeutig zu beantworten. Im Fachblatt "Nature Medicine" (April-Ausgabe) warnt eine Gruppe von Wissenschaftlern unter Leitung von David Anderson vom California Institute of Technology davor, die sensationell klingenden Ergebnisse überzubewerten.

Zum einen gilt es, immense technische Probleme zu überwinden. "Erwachsene" Stammzellen sind selten, schwer zu finden und außerhalb des Körpers nicht eben leicht zu vermehren. Die Forscher fragen, ob die Umprogrammierung von "erwachsenen" Stammzellen in der Realität mehr als ein seltener Zufall ist. Ein Hund, der nur auf seinen Hinterbeinen laufen kann, ist schon für sich genommen etwas besonderes - egal, wie gut er sich dabei anstellt. Die Tatsache allein aber macht den Hund noch nicht zu einem aufrecht gehenden Lebewesen.

Neue Studien stärken zudem wieder die Position der Anhänger von embryonalen Stammzellen. So gelang es einer Gruppe amerikanischer Forscher, aus embryonalen Stammzellen von Mäusen in einem fünfstufigen Verfahren Zellverbände herzustellen, die an das Inselgewebe der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) erinnerten. In den "Inseln" des Pankreas wird das blutzuckersenkende Eiweißhormon Insulin hergestellt, das Typ-1-Diabetikern fehlt. Auch die Zellverbände aus den Stammzellen produzierten Insulin.

Ein Problem der (Stamm-)Zelltherapie mit körperfremden Zellen könnten Abstoßungsreaktionen sein, wie man sie von Organverpflanzungen her kennt. Ein Weg, dieses Problem zu umgehen, ist das therapeutische Klonen: in eine entkernte Eizelle wird ein Zellkern eingepflanzt, der aus der Zelle eines Patienten stammt. Der so entstandene Reagenzglas-Embryo ist genetisch mit dem Patienten identisch.

Dass ein solches Vorgehen im Prinzip funktioniert, haben amerikanische Forscher nun bewiesen. Sie entnahmen einer Maus Hautzellen aus dem Schwanz und stellten mit Zellkernübertragung im Reagenzglas genetisch identische embryonale Kopien her. Aus den Embryonen entnahmen sie die innere Zellmasse als Quelle für embryonale Stammzellen. Im Labor gelang es, aus diesen Stammzellen dopaminbildende Nervenzellen zu züchten. Dopamin fehlt Menschen, die an Parkinson ("Schüttellähmung") leiden.

Embryonal oder erwachsen? Welche Art von Stammzellen am Ende auch immer die Gunst gewinnt, der Durchbruch für neue Behandlungen ist noch nicht abzusehen. "In den nächsten zehn Jahren werden embryonale Stammzellen allenfalls bei ausgesuchten Versuchspersonen eingesetzt werden", sagt Peter Andrews von der Universität von Sheffield.