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Neue Zelltherapien : Stammzellen auf der Schnellstraße?

Aus embryonalen Stammzellen erzeugt: Ein Augenbecher, die Frühform eines Linsenauges, mit der Epithelschicht und den Sinneszellen der Netzhaut. Bild: Nagano/ Cell Stem Cell

Im Labor gelingen mit Stammzellen schon aufregende Heilungsversuche. Sind die neuen Therapien damit schon klinikreif? Manche Forscher meinen ja, andere warnen.

          5 Min.

          Einmal mehr ist die Stammzellforschung an einem kritischen Punkt angekommen. Und die Frage lautet wieder: Wer wagt es? Anders allerdings als vor Jahren, als es um fundamentale bioethische Fragen ging und darum, ob die sich unbegrenzt selbst erneuernden und wandelbaren Stammzellen, die man aus hundert Zellen großen Blastocysten aus der In-vitro-Befruchtung gewonnen hatte, als Rohmaterial für die Gewebe- und Organersatzforschung geopfert werden dürften, ist man mittlerweile bei der Frage angekommen: Wen wollen wir zuerst versuchsweise behandeln mit den neuen hochpotenten Zellen?

          Joachim Müller-Jung
          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Auf breiter Front drängt die Stammzellforschung nach teils spektakulären Testergebnissen in den Tierexperimenten mit immer neuen Zelltypen in die Klinik. Der Wettbewerbsdruck ist enorm gewachsen. Vor allem, seitdem es vor fünf Jahren dem Japaner Shniya Yamanaka gelungen war, aus gewöhnlichen Hautzellen durch minimale Veränderungen im Genom Stammzellen mit embryonalen Eigenschaften herzustellen - sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) - und diese Technik auch noch in kürzester Zeit enorm vereinfacht werden konnte, herrscht in den Laboren weltweit Aufbruchstimmung. Die Veröffentlichungen über neue Reprogrammierungs- und Transplantationserfolge bei Tieren jagen sich förmlich. Allen Beteiligten scheint, so lassen sich die Begleitkommentare deuten, eines klar: Eine Bruchlandung in den Tests mit Patienten, Todesopfer womöglich oder bösartige Entartungen wie bei den ersten großen Gentherapieversuchen könnte das Vertrauen nachhaltig beeinträchtigen.

          Die Stammzellforschung boomt.
          Die Stammzellforschung boomt. : Bild: reuters

          Andererseits - was sagt man verzweifelten Patienten, die von den Stammzelltherapien erwarten, was ihnen keine konventionelle Behandlung je möglich machen könnte? Taube Menschen etwa, die ihr Gehör wegen einer zerstörten Nervenverbindung vom Innenohr zum Gehirn verloren haben. In der Zeitschrift „Nature“ (doi:10:1038/nature11415) berichtete die britische Gruppe um Marcelo Rivolta von der University of Sheffield über ihre erfolgreichen Experimente mit nahezu tauben Wüstenrennmäusen: Gut einem Dutzend der Tiere, deren Hörnerv mit einer Chemikalie gezielt zerstört worden war, hat nach der Transplantation von Stammzellpräparaten wieder deutlich besser hören können. Um knapp 46 Prozent verbesserte sich die Hörleistung im Mittel.

          Den Tieren waren ins Innenohr Zellen eingepflanzt worden, die aus menschlichen embryonalen Stammzellen erzeugt worden. Durch Zugabe zweier Fibroblasten-Wachstumsfaktoren - FGF3 und FGF10 - haben sich die Stammzellen in der Petrischale zu zwei unterschiedlichen Vorläuferzellen weiterentwickelt: solche von epithelartigen Haarzellen, die im Innenohr die Sinneszellen bilden, sowie Nervenzellvorläufer, die peripher davon die Nervenleitbahnen zum Gehirn bilden. Letztere nutzen die Forscher für die Transplantation. Schon nach zehn Wochen war die gestörte Nervenleitung vom Innenohr ins Gehirn zumindest teilweise wieder hergestellt. „Zusammen mit einem Cochlea-Implantat könnten unsere Zellen eine Zelltherapie für taube Menschen anbieten, für die es bisher keine Behandlungsmöglichkeit gibt“, schreiben die Wissenschaftler am Ende ihrer Veröffentlichung - wohl wissend, dass messbare Effekte zwar vielversprechend sind, damit aber längst noch nicht alle Fragen geklärt wurden, die vor klinischen Tests, beantwortet sein müssen; und seien es kleine Patientenstudien zur Abklärung der Sicherheit eines Präparats. Die implantierten Zellen bildeten Nervenzellknoten, Reizweiterleitungen wurden eindeutig registriert. Doch müsste man schon auch wissen, welchen Differenzierungsgrad sie erreicht und welche andere Nischen sie möglicherweise eingenommen haben im Innenohr, um etwa mögliche Nebenwirkungen oder die Lebensdauer der neuen Nerven einschätzen zu können.

          Bild: dpa

          An der Beantwortung solcher Fragen kann sich das Wohl und Wehe der Stammzellpräparate entscheiden. Das gilt erst recht für Experimente, wie sie Forscher um Mark Tuszyinski von der University of California in der Zeitschrift „Cell“ (Bd. 150, S. 1264) präsentiert haben. Sie haben sich vorgenommen, Querschnittgelähmte zu heilen. Genau das allerdings haben viele, und keineswegs nur Stammzellforscher, vor ihnen versucht. Erfolgreich waren tatsächlich einige, wenn es um die Heilung von künstlich erzeugten Querschnittlähmungen bei Nagetieren ging - klinische relevant waren allerdings die wenigsten Versuche, weil die Durchtrennung der Nerven bei Querschnittgelähmten selten frisch genug war, um das Nachwachsen neuer Nervenverbindungen zu ermöglichen. Denn tatsächlich wird die Regeneration oder auch nur das Auswachsen der Nerven offenbar durch Stoffe gehemmt, die sich an der durchtrennten Rückenmarksstelle bilden.

          Tuzsynski und sein Team haben nun offenbar genau diese Hemmung mit einem speziellen Stammzelltransplantat in Nagetieren überwunden: Zum ersten Mal hat man beobachtet, dass transplantierte Nervenstammzellen des Menschen so weit ausreiften, dass sich bis zu zweieinhalb Zentimeter lange Axon-Verbindungen zwischen den neuen Nervenzellen und dem Rückenmark des Versuchstieres ausbildeten. Offenbar entwickelte sich nach wenigen Wochen ein regelrechtes Netzwerk aus Tausenden von Nerven- und Nährzellen, an dem elektrophysiologische Aktivität festgestellt und die Lähmung der Hinterbeine am Ende zumindest teilweise sogar aufgehoben werden konnte. Was genau die Hemmung des Nervenwachstums unterdrückt hatte, ist damit allerdings noch unklar. Die Forscher haben ein Gel transplantiert, in dem nicht nur neuronale Stammzellen, sondern auch ein Cocktail von Wachstumsfaktoren enthalten war. Auffallend auch: Fast die Hälfte der Stammzellen reifte nach der Übertragung zu Gliazellen heran. Ob diese Zellen möglicherweise bei der Regeneration der Nervenschaltkreise eine Rolle spielen, bleibt bis auf Weiteres ungeklärt.

          Kaum weniger beeindruckend sind auf den ersten Blick die Versuche mit blinden Mäusen, die Stephen Tsang und seine Kollegen von der Columbia University in New York vorgenommen haben. 34 Tieren wurden auf einer Seite Retina-Vorläuferzellen eingepflanzt, die zuvor aus induzierten Stammzellen erzeugt worden waren. In den so behandelten Augen funktionierten die ausgereiften neuen Neztzhautzellen nicht nur annähernd wie gesunde Sinneszellen, es wuchsen auch Retinazellen bis zum Tod der Tiere Monate später nach. In den nächsten drei Jahren, so Tsang, wolle man mit Versuchen mit Patienten beginnen, die an schwerer altersbedingter Makula-Degeneration leiden. „Optimistisch“, sagt Tsang, stimme ihn vor allem der Befund, dass man bei keiner der Mäuse tumorartige Wucherungen festgestellt hat.

          Das „Zusatz“-Genom reprogrammiert: Aus Haut hergestellte Stammzellen. Hier die ersten „induzierten pluripotenten Stammzellen” von Shinya Yamanaka.
          Das „Zusatz“-Genom reprogrammiert: Aus Haut hergestellte Stammzellen. Hier die ersten „induzierten pluripotenten Stammzellen” von Shinya Yamanaka. : Bild: S. Yamanaka

          Mit 34 Versuchstieren kann allerdings auch keine sichere Aussage über die Tumorbildung durch Stammzelltransplantate getroffen werden. Dabei ist ganz entscheidend für den therapeutischen Erfolg, möglichst genaue Informationen über das mögliche Schicksal transplantierter Stammzellpräparate zu erhalten. Ulrich Martin von der Medizinischen Hochschule in Hannover hat zusammen mit österreichischen und Schweizer Forschern an Schweinen eine Technik getestet, die Stamm- und Vorläuferzellen nach der Übertragung aus dem Reagenzglas auch über längere Zeit in Versuchstieren nachzuverfolgen (“Circulation“, doi: 10.1161.circulationaha.111.087684). Die markierten Zellen, die in die Herzen von Schweinen nach einem künstlich erzeugten Infarkt transplantiert wurden, hat man zum ersten Mal mehr als ein Vierteljahr mit dem Computertomographen beobachten können.

          Im Grunde zeigt Martins Studie, dass die Stammzellforschung noch mitten in der vorklinischen Phase steckt. Es könnte allerdings sein, dass einige der Gruppen unter dem wachsenden Druck des Wettbewerbs die klinischen Projekte forcieren. Wie schrieb doch einer der renommiertesten Stammzellforscher der Welt, Irving Weissman von der Stanford-Universität, vor kurzem sinngemäß in der Zeitschrift „Cell Stem Cell“: Stammzelltherapien „können die Medizin revolutionieren, wenn sie sich denn nicht selbst daran hindert“. Zwei Gruppen von Saboteuren hat Weissman ausgemacht: Unseriöse Stammzellfirmen, die mehr versprechen als realistisch sei, und solche Wissenschaftler, die vor den Heilungsexperimenten an Menschen nicht ausreichend abklären, was die Stammzellen tun und was sie anrichten könnten.

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