16.06.2008 · Stammzellen können angeblich alles. Auch taube Ohren kurieren? In der Theorie schon. Doch in der Praxis bleibt noch einiges zu tun. Stefan Heller versucht in seinem Stanforder Labor, Hörsinneszellen zu regenerieren.
Von Sascha Karberg
© Deutsches Museum, München
Haarzellen im Innenohr, aufgenommen mit einem Rasterelektronenmikroskop
Ein leises Gurgeln erfüllt das Büro von Stefan Heller. Das Aquarium in der Ecke schimmert bläulich. Eine Seeanemone wiegt sich darin, ein paar Bärblinge schwimmen umher - stumme Anschauungsobjekte, die den Biologen immer wieder daran erinnern, warum er an die Stanford University gekommen ist. "Fische, Anemonen, selbst ganz einfache Tiere besitzen schon Haarsinneszellen", sagt er. Das sind die gleichen Zellen, die beim Menschen in der Gehörschnecke sitzen und das Hören erst möglich machen. Was Heller einfach nicht in den Kopf will: "Bei 99 Prozent aller Tierarten werden diese Zellen ständig erneuert - nur nicht bei Säugetieren."
An die 150 000 Haarsinneszellen besitzt der Mensch. Im Corti-Organ des Ohrs sorgen sie dafür, dass Schallwellen in elektrische Impulse verwandelt und zum Gehirn weitergeleitet werden. Die meisten erblichen oder erworbenen Hörschäden beruhen auf dem Verlust dieser Zellen. Eines von tausend Kindern wird schon mit einem solchen Defekt geboren. Ebenso viele verlieren ihr Gehör noch vor dem Erwachsenwerden durch Infektionen oder Unfälle. Zudem zeigen etwa ein Drittel aller Menschen über 65 schwerwiegende Hörschäden. Und es werden mehr - nicht zuletzt durch die steigende Lärmbelastung. Warum sollte es prinzipiell unmöglich sein, ihren Gehörsinn wiederherzustellen, wenn die verantwortlichen Sinneszellen doch im Tierreich immer wieder sprießen?
Die molekulare Basis des Hörens liegt im Dunkeln
Stefan Heller hätte zu Studienzeiten nie daran gedacht, dass er sich mal mit dem Ohr beschäftigen würde. Nach seiner Doktorarbeit am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt wusste er nicht einmal, welchem Thema er sich künftig widmen sollte. Also nahm er sich ein neurobiologisches Lehrbuch vor und strich alle Themen an, die ihn spontan interessierten. Daraus entstand eine Liste von 16 Arbeitsgruppen, die Heller anschließend wie ein Zimmermann auf Wanderschaft abklapperte. Begeisterung, nach der er suchte, fand er dann im Labor von Albert Hudspeth an der Rockefeller University in New York. Dort stieß er zwar auf ein vernachlässigtes, weil mühsam zu bearbeitendes Forschungsgebiet; die technischen Möglichkeiten zur molekularbiologischen Untersuchung des komplizierten Hörorgans fehlten in den neunziger Jahren noch. Doch Heller ließ sich nicht abschrecken.
© F.A.Z.
"Ich musste anfangs alles selber machen", erinnert er sich. Zwei Jahre lang übte er erst einmal, sensorisches Gewebe aus dem Ohr von Versuchsmäusen zu präparieren. Schließlich konnte Heller in der Zellmembran tatsächlich eine Reihe von sogenannten Kanalproteinen finden, die am Transport von Ionen, also an der Entstehung eines elektrischen Impulses beteiligt sind. Aber das entscheidende Molekül haben weder Heller noch andere Forscher bislang entdecken können. "Das heißt, die molekulare Basis des Hörens liegt immer noch komplett im Dunkeln", sagt Heller und schüttelt den Kopf.
Warum sollte eine Regeneration unmöglich sein
Trotzdem sprach sich bald herum, dass Heller technische Fähigkeiten entwickelt hatte, mit denen sich das Dunkel vielleicht etwas lichten ließ. Die Harvard Medical School bot ihm ein Labor an. Dort wurde Heller zum ersten Mal mit den klinischen Folgen des Verlustes von Haarsinneszellen konfrontiert. Doch anders als die Mediziner, die sich mit der Unwiederbringlichkeit verlorener Zellen offenbar abgefunden hatten, wollte der Biologe nicht akzeptieren, dass eine Regeneration von Hörsinneszellen nicht möglich sein sollte.
"Denn eigentlich stimmt das ja nicht", sagt Heller und zeigt wieder auf sein Aquarium. Das Seitenlinienorgan von Fischen beispielsweise, mit dem sie Druckwellen im Wasser registrieren, besteht aus Tausenden von Haarzellen, die ständig absterben. Aber sie wachsen eben auch kontinuierlich nach. "An einer Zebrafisch-Larve kann man das mit ein wenig Glück sogar live unter dem Mikroskop beobachten", erzählt Heller. Innerhalb von Stunden bildet sich dabei Ersatz - ein Vorgang, der sich nur durch die Existenz von teilungsfähigen Stammzellen erklären lässt.
Mumienhafte Stützzellen
Hellers Hypothese: Diese Fähigkeit ist auch bei Säugetieren noch nicht völlig verlorengegangen, irgendwo im Hintergrund müssen auch bei ihnen adulte, also erwachsene Stammzellen lauern, die man nur noch zum Leben erwecken muss. Also sah er bei neugeborenen Labormäusen genauer hin. Im eigentlichen Hörorgan konnte er anfangs keine Hinweise entdecken, dafür aber gleich nebenan im Bogengang, dem Gleichgewichtsorgan, wo Haarzellen die Stellung und Bewegung des Körpers im Raum registrieren. Später fanden sich Regenerationsvorgänge auch im Corti-Organ. Doch schon zwei Wochen nach der Geburt waren sie restlos verschwunden.
"Da ist irgendwas faul", vermutet Heller. Er glaubt auch, herausgefunden zu haben, woran es liegt. Die umgebenden Stützzellen, die die Haarzellen in ihrer Position fixieren, hätten ursprünglich Stammzellfunktionen innegehabt. Im Laufe der Evolution der Säugetiere seien sie aber zunehmend mit Gerüstproteinen vollgestopft worden. "Das sind eigentlich nur noch Mumien, die einzig für mechanische Stabilität sorgen", sagt Heller. Außerdem seien sie derart mit Hemmstoffen angereichert, dass jede Zellteilung von vornherein im Keim erstickt würde.
Durchprobieren von Substanzen
Jetzt, mit 43 Jahren, verfügt Heller in Stanford endlich über ein Millionenbudget und kann das Problem von Grund auf angehen. In seinem großzügig ausgestatteten Labor werden die Stützzellen mit Hunderttausenden von Substanzen traktiert, in der Hoffnung, dass wenigstens eine davon das schlummernde Potential im Ohr wiederbeleben kann. Und er verfolgt noch eine zweite Strategie. Bereits in Boston habe er die "naive Idee" gehabt, einfach mal zu versuchen, embryonale Stammzellen außerhalb des Körpers in Haarzellen zu verwandeln, um sie anschließend ins Ohr seiner Versuchsmäuse zu injizieren.
Die Gutachter der National Institutes of Health lehnten den Vorschlag sofort als "wenig durchdacht" ab. Womit sie vermutlich recht hatten, denn Heller hatte keinerlei Erfahrung auf diesem Gebiet. Trotzdem hielt der Biologe an seinem Vorhaben fest. Inzwischen wachsen in seinen Petrischalen unzählige jener länglichen, Büschel tragenden Haarzellen. Probehalber hat Heller sie bereits in das sich entwickelnde Ohr von Hühnerembryonen gespritzt, wo sie sich tatsächlich problemlos integrierten. Auch aus menschlichen embryonalen Stammzellen konnte Heller bereits Haarzellen züchten; die Ergebnisse seien allerdings noch nicht veröffentlicht.
Einstweilen nur Tierversuche
Noch beschränken sich alle Versuche auf un- oder neugeborene Tiere. Mit ausgewachsenen Tieren oder gar ausdifferenzierten menschlichen Ohren liegen kaum Erfahrungen vor. "Wir wissen zwar, welche Faktoren aus embryonalen Stammzellen Haarzellen machen können, aber die Frage ist, wie sie im adulten Zustand wirken." Und es sei auch unklar, ob ins ausgewachsene Ohr gespritzte Vorläuferzellen von Haarzellen sich tatsächlich korrekt verhalten oder ob sie am Ende nicht mehr Schaden als Nutzen bringen. Deshalb wird sich Heller im kommendem Herbst erstmals an Meerschweinchen wagen, die sich wegen ihrer vergleichsweise großen Innenohren für solche Experimente besonders gut eignen.
Rückt eine Therapie für Gehörlose also näher? Transplantationsexperimente hat es schon einige gegeben. "Es haben bestimmt zehn Arbeitsgruppen probiert, Stammzellen verschiedenen Typs ins Ohr einzuschleusen", erzählt Heller, "doch es hat nicht funktioniert, weil sie die falschen Zellen genommen haben." Und da öffnet sie sich wieder, die Schere zwischen kühnen Erwartungen und konkreten Erfolgen der Stammzellforschung.
Therapie für taube Menschen
Gesetzt den Fall, Hellers Forschung hätte Erfolg, würden davon ohnehin nicht alle Gehörgeschädigten profitieren. In vielen Fällen sind nämlich nicht die inneren Haarzellen zerstört, sondern nur die äußeren, die nicht für das eigentliche Hören, sondern nur für die Verstärkung des Signals zuständig sind. Solchen Patienten wäre mit einem klassischen Hörgerät nach wie vor besser geholfen; die Verstärker-Zellen sind nachträglich praktisch nicht zu ersetzen, weil sie mit anderen Zellen des Hörorgans exakte mechanische Verbindungen eingehen müssen, was nur während der Embryonalentwicklung des Ohrs möglich ist. Nur taube Patienten, deren innere Hörzellen vollständig zerstört sind, könnten bei einer eventuell erfolgreichen Stammzelltherapie überhaupt Hoffnung hegen, wieder etwas mehr wahrnehmen zu können. "Man wäre dann aber immer noch moderat schwerhörig und würde auch im besten Fall noch ein Hörgerät brauchen", räumt Heller ein.
Schon heute können mechanische Cochlea-Implantate den Verlust der inneren Haarzellen kompensieren. Allerdings bereiten sie in der Praxis ein paar Probleme. Bei starken Hintergrundgeräuschen beispielsweise ist das gezielte Hören schwierig. Die Regeneration von einzelnen Sinneszellen über die gesamte Frequenzbandbreite hinweg wäre effektiver. Aber selbst dann werden Stammzell- oder Regenerationstherapie wohl mit Implantaten kombiniert werden müssen.
Und so endet ein Besuch bei Stefan Heller wie jedes Gespräch mit einem Stammzellforscher. Einerseits bemüht, die Grundlagenforschungen in Richtung Anwendung voranzutreiben, distanziert auch er sich energisch von der Behauptung, dass eine Therapie unmittelbar bevorstehe. Stefan Heller kennt die Enttäuschungen, die das hervorruft, nur zu gut: Immer wieder bekomme er Post von Eltern tauber Kinder, die derart vorschnelle Hoffnungen auf Hellers Stammzellen setzen, dass sie ihrem gehörlosen Kind sogar das Cochlea-Implantat vorenthalten wollen. "Das sind die schlimmsten Fälle", sagt der Forscher. "Taube Kinder brauchen das Gehör sofort, um sprechen lernen zu können."
