Gentechnik

Ethisch entschärfte Stammzellen

Von Barbara Hobom

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Weitere Methode, Stammzellen zu gewinnen: Enfrieren von Nabelschnur-Blut

23. August 2006 Bei ihrer Suche nach Stammzellen vom Menschen, aus denen sich eines Tages vielleicht die verschiedensten Körpergewebe züchten ließen, haben Wissenschaftler nun einen weiteren Etappensieg errungen. Er dürfte sie ihrem Ziel, degeneriertes Gewebe an Herz oder Leber, im Gehirn oder Gelenk durch frische Zellen zu ersetzen, ein gutes Stück näher gebracht haben. Denn Forscher der amerikanischen Firma Advanced Cell Technology in Worcester (Massachusetts) haben ein Verfahren entwickelt, mit dem es gelingt, aus sehr jungen menschlichen Embryonen Stammzellen zu gewinnen, ohne den Keim dabei zu zerstören. Bei der bisherigen Methode konnten sich die Embryonen nach der Zellentnahme nicht mehr weiterentwickeln und wurden somit „verbraucht“. Viele Menschen halten das aus ethischen, religiösen oder politischen Gründen für inakzeptabel. Die neue Technik könnte hier einen Wandel bringen.

Den Testlauf für ihr Verfahren hatten die Forscher um Robert Lanza im Januar dieses Jahres bei der Maus erfolgreich vorgenommen. Bei dem bislang üblichen Verfahren spült man kurz nach der Befruchtung den noch nicht eingenisteten Embryo aus der Gebärmutter des Tieres heraus. Dieser als Blastozyste bezeichnete Keim besteht aus einer äußeren Zellschicht, dem Trophektoderm, mit dem sich der Embryo in die Gebärmutterwand einnistet, und einem inneren Zellhaufen. Bei diesem handelt es sich um die embryonalen Stammzellen, aus denen sich der Embryo mit seinen verschiedenen Organen entwickelt. Um an diese pluripotenten Zellen zu gelangen, muß man die Hülle durchtrennen, woraufhin sich der Embryo nicht mehr in die Uteruswand einzunisten vermag und somit nicht überlebt.

Präimplantationsdiagnostik genutzt

Die Gruppe um Lanza griff auf eine schon lange angewandte Technik zurück, mit der man einzelne, als Blastomeren bezeichnete Zellen aus einem noch deutlich jüngeren Embryo gewinnt. Dieses Verfahren läßt sich beim Menschen nach einer Reagenzglasbefruchtung dazu nutzen, erblich hoch belasteten Eltern ein gesundes Kind zu ermöglichen. Für diese sogenannte Präimplantationsdiagnostik wird bereits im Achtzellstadium eine einzelne Blastomere entnommen und genetisch untersucht. Da der Embryo erst aus einem winzigen Zellhaufen noch ohne Trophektoderm besteht, bleibt er bei dem Eingriff intakt und kann sich nach dem Verpflanzen in die Frau planmäßig weiterentwickeln.

Nach langem Experimentieren haben Lanza und seine Mitarbeiter Bedingungen gefunden, unter denen sich aus einer einzelnen Blastomere der Maus permanent weiterwachsende embryonale Stammzellinien gewinnen lassen. Doch damit nicht genug: In der aktuellen Online-Ausgabe der Zeitschrift „Nature“ (doi:10.1038/nature05142) berichten die Forscher nun, daß man auf die gleiche Weise auch embryonale Stammzellen vom Menschen erhalten kann. Die Wissenschaftler tauten eingefrorene befruchtete Eizellen beziehungsweise junge Embryonen, die bei Reagenzglasbefruchtungen übriggeblieben waren, auf und kultivierten sie im Labor bis zum Acht- oder Zehnzellstadium. Dann entnahmen sie dem Zellhaufen vorsichtig eine einzelne Blastomere und ließen diese in einer besonderen Nährflüssigkeit wachsen, bis sie sich zu einem winzigen Klumpen aus mehreren Zellen entwickelt hatte.

Helferzellen liefern Wachstumsfaktoren

Entscheidend für das Gelingen ist es, daß die embryonalen Zellen mit den notwendigen Wachstumsfaktoren versorgt werden. Zu diesem Zweck fügten die Forscher besondere Helferzellen hinzu, darunter solche aus etablierten embryonalen Stammzellinien des Menschen. Mit verschiedenen Tricks stellten sie sicher, daß sich die Nachkommen ihrer ausgesuchten Stammzelle von den Helferzellen zweifelsfrei unterscheiden ließen. Unter anderem hatte man weibliche Embryonen gewählt, als Helferzellen aber männliche Zellen. Nach mehreren Vermehrungspassagen erhielt man reine Kulturen von menschlichen embryonalen Stammzellen.

Daß es sich bei den Nachkommen der Blastomeren tatsächlich um pluripotente Stammzellen handelte, ließ sich aus zahlreichen Besonderheiten dieser Zellen schließen. Sie zeigten viele Eigenschaften, vor allem in Form von Oberflächenstrukturen, die für embryonale Stammzellen charakteristisch sind. Außerdem ließen sich die Zellen monatelang in immer wieder neuen Zyklen vermehren, ohne diese Eigenschaften zu verlieren. Bot man ihnen jedoch geeignete Bedingungen, differenzierten sie sich in alle drei für die Embryonalentwicklung charakteristischen Zellinien (ektodermal, mesodermal und endodermal). Die Ausbeute an embryonalen Stammzellen war zwar gering, dürfte sich aber steigern lassen. Aus den insgesamt 16 aufgetauten befruchteten Eizellen haben die Forscher letztlich zwei stabile embryonale Stammzellinien gewonnen.

Kein „Verbrauch“ von Embryonen

Mit dem neuen Verfahren hat sich die Möglichkeit eröffnet, embryonale Stammzellen des Menschen ohne den ethisch umstrittenen „Verbrauch“ von Embryonen zu gewinnen. Zahlreiche Untersuchungen der letzten Zeit zeigen zudem, daß Zellen aus dem Achtzellstadium mit totipotenten Zellen genetisch nicht mehr identisch sind. Zudem wuchs bei keinem Säugetier eine solche Zelle zu einem Lebewesen heran. Deutschen Stammzellforschern könnte der neue Weg dennoch verschlossen bleiben, weil die Präimplantationsdiagnostik hierzulande nicht erlaubt ist.

Um Konflikte im Umgang mit embryonalen Stammzellen zu vermeiden, bevorzugen manche Forscher adulte Stammzellen, entwicklungsfähige Zellen also, die in kleiner Zahl in ausgereiftem Körpergewebe vorkommen. Japanische Forscher um Shinya Yamanaka von der Universität Kioto präsentieren nun in der Zeitschrift „Cell“ (Bd. 126, S. 663) ein neues, einfaches Verfahren, bei der Maus pluripotente Stammzellen aus ausdifferenziertem Gewebe zu gewinnen. Sie behandelten Bindegewebszellen ausgewachsener Tiere mit einem Gemisch von Proteinen, die auch im Mäuseembryo vorkommen. Diese helfen offenbar mit, embryonale Stammzellen in ihrem pluripotenten Zustand zu erhalten.

Mit Hilfe von nur vier Faktoren gelang es, ausdifferenzierte Fibroblasten in augenscheinlich embryonale Stammzellen zurückzuverwandeln. In junge Mäuseembryonen verpflanzt, vermochten sich diese Zellen an der gesamten Embryonalentwicklung zu beteiligen. Ließen sich derartige „induzierte“ pluripotente Stammzellen auch für den Menschen entwickeln, könnte man sie für jeden individuellen Patienten leicht gewinnen. Für regenerative Therapien angewandt, bestünde dann nicht das Risiko von Abstoßungsreaktionen, wie es bei etablierten embryonalen Stammzelllinien der Fall wäre.

Text: F.A.Z.
Bildmaterial: ddp

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