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Reprogrammierte Hautzellen : Der Königsweg zur Stammzelle?

Embryonale Stammzellen Bild: AP

Embryonale Stammzellen sind wegen ihrer Vermehrbarkeit sehr beliebt, doch ethisch umstritten. Als Ersatz sollen jetzt umprogrammierte Hautzellen dienen, die mit minimalistischen Kunstgriffen in einen embryonalen Zustand zurückversetzt wurden.

          Nicht einmal zehn Monate nachdem zwei japanische Stammzellforscher mit einem geradezu phantastisch anmutenden Bericht überraschten, in dem sie schilderten, wie sie ausgereifte Hautzellen einer Maus mit minimalistischen Kunstgriffen neu programmierten und so in eine Art embryonalen Zustand zurückversetzten, haben gleich drei Gruppen die von allen erhoffte Bestätigung geliefert.

          Joachim Müller-Jung

          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Mehr noch: In den beiden Online-Veröffentlichungen der Zeitschrift „Nature“ und dem Bericht in „Cell Stem Cell“ entpuppt sich das an der Maus erprobte und nunmehr technisch verfeinerte Verfahren als ein möglicher Weg, die ethisch umstrittenen, aber wegen ihrer Wandelbar- und Vermehrbarkeit unerreichten embryonalen Stammzellen des Menschen eines Tages zu kopieren - und mit Blick auf den angestrebten Gewebe- und Organersatz auf den jeweiligen Patienten maßzuschneidern.

          Der entscheidende Trick zum Reprogrammieren der Hautzellen war in allen drei Versuchen das Einschleusen von vier Genen in das Erbgut: Oct4, Sox2, c-Myc und Klf4. Jahrelang hatte man das Erbmaterial embryonaler Stammzellen daraufhin getestet, welche Gene und damit welche Genprodukte letztlich dafür sorgen, dass diese Zellen ihren embryonalen Zustand sogar in der Kulturschale beibehalten. Das Rätsel dieser sogenannten Pluripotenz galt es zu lösen.

          Reprogrammierte Hautzellen

          Noch keine wirklichen Kopien

          Aus einer Reihe möglicher Pluripotenz-Gene wählte Shinya Yamanaka von der Universität Kyoto, der vor knapp einem Jahr die spektakuläre Entdeckung gemacht hatte, die vier obengenannten Gene aus. Diese nehmen, wie man wusste, Schlüsselstellen in der Regulation von anderen, entwicklungsrelevanten Genen ein.

          Die japanischen Forscher schleusten die Gene mit Retroviren in Hautzellen von jungen Mäusen ein. Doch die ersten Ergebnisse überzeugten nicht ganz. Denn die so verjüngten Zellen glichen nur zum Teil embryonalen Stammzellen. Sie waren noch keine wirklichen Kopien.

          Das Ergebnis gleicht embryonalen Stammzellen

          Diesem Ziel scheinen jetzt Yamanaka sowie unabhängig davon die Gruppe um Rudolf Jaenisch am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge und Konrad Hochedlinger am Harvard Stem Cell Institute ganz nahe gekommen zu sein. Die Forscher nennen ihre verjüngten Körperzellen „induzierte pluripotente Stammzellen“, kurz iPS. Mit entscheidend für den Erfolg war, dass man diesmal in dem Gemisch aus unterschiedlich gut reprogrammierten Zellen genau die herausgefiltert hat, deren Pluripotenz sich nach dem Einschleusen des Genquartetts als besonders stabil erwiesen hat.

          Das waren Zellen, die die Gene „Nanog“ und „Oct4“ herstellen. Diese werden zwar erst nach einigen Tagen eingeschaltet und erst nach drei Wochen auf das nötige Aktivitätslevel gebracht, dafür nimmt dann aber die Verjüngungskur zuverlässig ihren Lauf. Offensichtlich ist die Reprogrammierung also ein allmählicher Vorgang.

          Bei diesem Prozess werden die epigenetischen Markierungen auf dem Erbmaterial der „alten“ Hautzellen erneuert und die chemischen Veränderungen am Verpackungsmaterial des Erbguts - ja sogar die bei einem der beiden weiblichen X-Chromosomen notwendige Stillegung eines ganzen Chromosoms - exakt so rückgängig gemacht, dass das Ergebnis molekularbiologisch und morphologisch embryonalen Stammzellen gleicht.

          Mäuse haben Tumore entwickelt

          Die mit den Viren eingeschleusten Gene selbst werden dabei stillgelegt. Sie werden nur zum Anschieben der Reprogrammierung benötigt. Unbehagen bereitet der gentechnische Eingriff trotzdem. Denn die Virengene bringen Risiken mit sich, die sie medizinisch, sofern die Experimente an menschlichen Zellen auch gelingen sollten, bis auf Weiteres diskreditieren. Zwei davon sind wie das c-myc-Gen selbst bekannte Krebsgene.

          Zudem können sie beim Eindringen in das Erbgut der Hautzellen Schaden anrichten, indem sie etwa genau solche Krebsgene aktivieren. Tatsächlich haben in Yamanakas Experimenten ein Fünftel der Mäuse, die mit Hilfe der reprogrammierten Hautzellen zum Beweis der Pluripotenz hergestellt worden waren, Tumore entwickelt. Die Hoffnung der Forscher ist es nun, kleine Moleküle - Medikamente - zu finden, die die Reprogrammierung anstelle der Virengene anschieben.

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