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Zellersatz ohne Stammzelle oder Embryo : Das Leben ist eine Scheibe

Unnörige Programmierarbeit am Klon: Eine Kolonie von embryonalen Stammzellen (im oberen Teil), die aus Zellen des Klonembryos erzeugt wurden.

Solche Umprogrammierungen sind inzwischen so leicht und bereits mit so wenigen Faktoren möglich, dass man schon den nächsten Schritt geht. Doug Melton von der Harvard-Universität hatte das im Jahr 2008 mit den Zellen der Bauchspeicheldrüse vorgeführt: Aus einem anfangs unüberschaubaren Mix von mehr als tausend Transkriptionsfaktoren hat man in Harvard drei identifiziert, die im Tierversuch jede fünfte gewöhnliche exokrine Zelle zu einer hochspezialisierten Inselzelle umwandelte, die auch medizinisch relevante Mengen an Insulin produzierte - eine Reprogrammierung, die nicht in der Petrischale, sondern durch direkte Umwandlung in der lebenden Bauchspeicheldrüse erfolgte. Genauso wurden inzwischen aus den Fibroblasten im Herzen durch Zugabe von lediglich drei Transkriptionsfaktoren funktionierende Herzmuskelzellen erzeugt - auch dies im lebenden, schlagenden Herzen selbst.

Man spart sich also auch den Umweg über die Züchtung in der Petrischale. Die Leistungsverbesserung in den Experimenten ist im lebenden Organ zwar noch gering, das liegt aber einfach daran, dass man es noch nicht schafft, mengenmäßig genug Fibroblasten ferngesteuert umzuwandeln. Ein Kardinalproblem der gesamten Stammzellforschung: in kurzer Zeit möglichst viele Zielzellen in großer Reinheit zu gewinnen. „Wir möchten, wenn es in die Klinik geht, die Ersatzzellen in der akuten Phase zur Verfügung haben, beispielsweise direkt nach einer Querschnittlähmung oder nach einem Infarkt“, sagt Brüstle. In seinem Labor hat man inzwischen die direkte Konversion von Hautzellen zu funktionstüchtigen Hirnzellen, sogenannten induzierten Neuronen (iN), in weniger als zwei Wochen erzielt. Und auch das Mengenproblem scheint auf einem vielversprechenden Weg zu sein. Durch geschickte Kombination von zwei Transkriptionsfaktoren und einigen kleinen Molekülen haben Brüstle und seine Kollegen die Effizienz der Umwandlung auf 200 Prozent gesteigert. Das bedeutet, aus jeweils einer Hautzelle wurden zwei Nervenzellen erzeugt. Denn ein Dilemma besteht mit der Transdifferenzierung grundsätzlich: Ist die Umprogrammierung erst einmal abgeschlossen und sind die gewünschten hochspezialisierten Hirnzellen erzeugt, teilen sich diese prinzipiell nicht mehr. Das gilt allerdings nicht für Vorläuferzellen, eine Art Zwischenstadium zwischen Stammzelle und spezialisierter Körperzelle. Sie teilen sich und sind vermehrbar. Mit den vier Transkriptionsfaktoren Sox2, KLF4, Myc und BRN4 sind vor einem Jahr Hautzellen zu Nerven-Vorläuferzellen umgewandelt worden. Interessanterweise sind die ersten drei genannten Transkriptionsfaktoren zusammen mit Oct4 genau jene vier Faktoren, mit denen Yamanaka aus Hautzellen seine induzierten pluripotenten Stammzellen erzeugt. Ein einziger Faktor macht also den Unterschied.

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

Tatsächlich hat es inzwischen eine andere Gruppe geschafft, aus Hautfibroblasten mit einem einzigen Transkriptionsfaktor, Sox2, voll teilungsfähige Nerven-Vorläuferzellen zu gewinnen, diese zu vermehren, und im anschließenden künstlichen Reifungsprozess in der Petrischale daraus verschiedene spezialisierte Hirnzellen zu entwickeln. Die Forscher versuchen, regelrechte regionale Landkarten für die Umprogrammierungen im Körper zu erstellen. Soll eine Dopamin produzierende Hirnzelle im Mittelhirn erzeugt werden, braucht es einen anderen Mix an Molekülen als zur Umwandlung der Bindegewebszellen in Neurone, welche die Motorik steuern.

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