Stammzellforschung Gekonntes Schnipseln im Kern

Die Stammzellforschung biegt langsam in die Zielgerade ein, das wird nach der nun schon zweiten bahnbrechenden Veröffentlichung über noch sicherere und medizinisch noch tauglichere Stammzellen binnen einer Woche immer klarer. Diesmal ist es die Gruppe um den deutschstämmigen Genpionier Rudolf Jaenisch vom Whitehead-Institut am Massachusetts Institute of Technology, die mit einem genchirurgischen Verfahren aus Hautzellen von fünf Parkinson-Patienten sogenannte induzierte Stammzellen (iPS) gewonnen hat.

Aus den neu geschaffenen Zellinien haben die Wissenschaftler anschließend in der Petrischale Nervenzellen erzeugt, die das bei Parkinson-Patienten fehlende Dopamin produzieren. Wie sie in der Online-Ausgabe der Zeitschrift „Cell“ vom 6. März berichten, haben sie wie ihre britischen und kanadischen Kollegen bei deren jüngstem Erfolg ein spezielles Gentechnik-Verfahren angewandt. Die zur Verjüngung notwendigen vier Reprogrammiergene, die zum Teil als krebsauslösend gelten, wurden mit Lentiviren in die Hautzellen eingeschleust. Zuvor war jedes Reprogrammiergene von kurzen Gensequenzen eingerahmt, genannt „loxP“. Diese Sequenzen kann von einem speziellen Rekombinase-Enzym, „Cre“ erkannt und die entsprechenden Genkasette aus dem Erbgut der Zelle wieder herausgeschnitten werden. Genauso sind die MIT-Forscher nun vorgegangen.

Reprogrammiergene mit „Skalpel“ wieder entfernt

Sie sorgten zuerst dafür, dass die Verjüngungsgene in die Hautzellen eingeschleust wurden und die Reprogrammierung gestartet wurde. Nachdem die Zellen auf diese Weise wieder Pluripotenz und damit die universalen Eigenschaften embryonaler Zellen erreicht haben, wurde das Cre-Enzym zugegeben und die fremden Gene damit wieder aus dem Erbgut der Patientenzellen wie mit dem Skalpel herausgeschnitten.

Von dem Verjüngungswerkzeug war offenbar keine Spur mehr zu finden. Jedenfalls ähnelten die so gewonnenen, nun beliebig wandel- und vermehrbaren Stammzellen genetisch völlig den eingesetzten Hautzellen der jeweiligen Patienten. Was die Physiologie und die Genaktivitäten angeht, sind sie dagegen in einen embryonalen Zustand versetzt worden.

Die Entfernung der Reprogrammier- und Virengene gilt als wichtiger Fortschritt. Denn die vier eingeschleusten Repogrammiergene können, wenn sie im Erbgt verbleiben, offenbar mit bis zu dreitausend anderen Zellen in der Zelle interagieren. „Das könnte die Funktion“ der Stammzellen beeinträchtigen“, schreiben die Forscher.

Frank Soldner, der Erstautor der Studie, hält die neue iPS-Kreation für einen entscheidenden Fortschritt: „Bis jetzt wusste keiner von uns, ob die reprogrammierten Zellen nach ihrer Eliminierung ihren iPS-Status behalten und sich tatsächlic wie gewünscht vermehren lassen.“

Ein Durchbruch, aber Therapien sind noch fern

Anders als die kanadischen und britischen Forscher, die Anfang der Woche in „Nature“ ihre genchirurgisch mit Transposons (“springende Gene“) erzeugten iPS-Stammzellen vorstellten, haben Jaenisch und sein Team die neuen Zellkulturen nicht nur auf Pluripotenz-Marker hin untersucht, sondern die Qualität auch schon weitgehender geprüft. Zwar hat man noch keine Ergebnisse in Tierversuchen, aber zumindest ließen sich die Zellen wie embryonale Stammzellen gezielt in der Petrischale zu neuen, Dopamin produzierenden Nervenzellen ausdifferenzieren. Solche spezialisierten Nervenzellen gehen im Gehirn von Parkinson-Patienten durch den Krankheitsprozess zusehends verloren.

Die ersten induszierten Stammzellen des Maus hatte der Japaner Shinya Yamanaka im Jahre 2006 erzeugt, ein Jahr später schaffte er das Gleiche mit menschlichen Zellen. Inzwischen sind Dutzende Stammzelllabors in aller Welt dabei, sicherere und effizientere Reprogrammierverfahren in Körperzellen zu etablieren. Auf diese Weise könnten künftig auch die ethisch umstrittenen embryonalen Stammzellen des Menschen bald komplett ersatzbar werden - zumindest, wenn es um die medizinische Anwendung geht.

An eine klinische Verwendung der neuen Stammzellen aus dem MIT-Labor ist trotz der Erfolge in der Petrischale allerdings noch nicht zu denken, meint auch Jaenisch. Die Ergebnisse seien extrem vielversprechend und dennoch lange nicht das Ende der Entwicklung. „Der nächste Schritt wird jetzt sein, diese neuen iPS-Zellen von Patienten in Experimenten als Krankheitsmodell zu nutzen, und das ist schon eine hohe Hürde, eine echte Herausforscherung“.