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Zellersatz ohne Stammzelle oder Embryo : Das Leben ist eine Scheibe

Spezialisierte Hirnzellen (iN) im Labor von Oliver Brüstle am Life & Brain Center der Universität Bonn.

Tatsächlich funktioniert das alles schon im Labor in kleinen Mengen und mit einfachsten Mitteln: Schon für die Reprogrammierung einer Hautzelle zur Stammzelle reicht es, genetisch ganz wenige - mitunter nur zwei - entscheidende Transkriptionsfaktoren zu aktivieren, die dann buchstäblich die Programmierung ändern und eine Kaskade von Genaktivierungen auslösen, an deren Ende die komplette Verjüngung steht. Das Beste daran: Programmiert man diese Stammzellen anschließend in der Petrischale neu, so dass daraus etwa eine Herzmuskelzelle oder Hirnzelle entsteht, ist sie mit dem Gewebe des Patienten immunologisch vollkommen kompatibel. Sie wird nicht abgestoßen, weil schon die Hautzelle, mit der alles anfängt, vom Patienten selbst stammt. Und nicht minder wichtig: Mit der Erfindung der iPS wurden die biopolitischen Debatten mit einem Schlag entschärft. Es werden weder Eizellen benötigt für die Reprogrammierung wie etwa beim Klonen, noch entsteht ein Embryo in der Stammzellproduktion.

Allerdings hat die Verjüngung in den embryonalen Zustand und damit die Wiederherstellung der Pluripotenz auch Nachteile: Weil man den gesamten Entwicklungspfad in mehreren Schritten zurück bis in den Embryonalzustand gehen und die kostbaren Stammzellen anschließend vermehren sowie für die Umwandlung ins gewünschte Körpergewebe neu programmieren muss, bleiben potentielle epigenetische Unsicherheitsfaktoren. Sind die Zellen wie gewünscht vollständig reprogrammiert, ohne Artefakte? Die Qualitätssicherung ist in der Tat eine gewaltige Herausforderung. Teratome - unkontrollierte Wucherungen von Zellen - sind direkt mit der Pluripotenz verknüpft. Vor allem aber kostet die Erzeugung der Zielzellen viel Zeit: Einige Monate in der Regel. Und hier könnte einer der Schlüssel für den Durchbruch der Transdifferenzierung liegen.

Der Bonner Neuropathologe Oliver Brüstle

Vor drei Jahren hat der deutschstämmige Stammzellforscher Marius Wernig von der Stanford-Universität zusammen mit Thomas Vierbuchen an Hautzellen der Maus - ein Jahr später auch an solchen von Menschen - gezeigt, dass die Reprogrammierung abgekürzt werden kann. Das Pluripotenz-Stadium kann bei der Herstellung von Hirnzellen komplett ausgelassen werden. Diese direkte Umprogrammierung von Hautzellen funktionierte in Wernigs Labor anfangs mit neunzehn Faktoren, am Ende landete man bei nur drei Genschaltern, die es zur Transdifferenzierung braucht. Und das Ganze gelingt in nur wenigen Tagen. Zum ersten Mal wurde damals eindeutig gezeigt, dass man auch über lange entwicklungsbiologische Distanzen umprogrammieren konnte, dass also aus der Haut völlig andere Zellen der beiden anderen Keimblätter herstellbar sind. Man muss nur an den richtigen Stellschrauben in der Zelle drehen. Schon in den achtziger Jahren hat man umprogrammiert, beispielsweise 1987 Hautfibroblasten mit Hilfe des Myoblasten-Determinierungsfaktors MyoD zu Muskelzellen. Das waren allerdings beides Zelltypen aus dem Mesoderm. Ähnlich verhält es sich mit Zellen aus dem äußeren Keimblatt, dem Ektoderm: Hirnzellen unterschiedlichen Typs, beispielsweise Astrozyten, sind schon vielfach direkt in funktionsfähige Nervenzellen umgewandelt worden. Die Gruppe um Magdalena Goetz vom Helmholtz-Zentrum München hat mit der Umprogrammierung von Zellen im Gehirn inzwischen einige Erfahrung gesammelt. Genauso wie die unterschiedlichsten Nervenzellen hat man auch Leberzellen oder Inselzellen aus der Bauchspeicheldrüse hergestellt.

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