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Zellersatz ohne Stammzelle oder Embryo : Das Leben ist eine Scheibe

Die vielen, faszinierend einfachen Transdifferenzierungen, die schon experimentell belegt sind, zeigen eines ganz klar: In der natürlichen Entwicklung mag es eine Art Hierarchie geben von der Eizelle hinab zu jeder der gut zweihundert unterschiedlichen Zelltypen im Körper. In der Petrischale gilt das nicht unbedingt. Der britische Entwicklungsbiologe Conrad Hal Waddington hat die natürliche Reifung im Zuge der Embryonalentwicklung mit dem Bild einer Murmel illustriert, die eine Landschaft hinunterrollt und in unterschiedliche Entwicklungstäler einmündet. Jede Abzweigung auf diesem Weg der zunehmenden epigenetischen Programmierung entscheidet über das endgültige Schicksal der Zelle. Brüstle und seine Bonner Kollegen stellen dieses Modell nach den Laborerfolgen nun grundsätzlich in Frage. Pluripotenz ist für sie kein höheres Entwicklungsstadium mehr, vielmehr ist sie nur eines unter gleichen - Primus inter Pares. Statt einer abfallenden epigenetischen Landschaft stellt sich Brüstle eine flache, epigenetische Drehscheibe vor: Die unterschiedlichen Entwicklungs- und Differenzierungsstadien, inklusive der embryonalen Pluripotenz, existieren nebeneinander in den Vertiefungen, und je nachdem wie man die Scheibe mittels äußerer Faktoren kippt, wird das Genomprogramm umgestellt und die Murmel rollt jeweils in die gewünschte andere Mulde. Jede Zelle ist also prinzipiell so gut wie in jede andere umwandelbar.

So weit das neue Bild. Wie genau die programmierbare Drehscheibe allerdings die Verhältnisse in den Zellen tatsächlich widerspiegelt, ist noch unklar. Viele Details der molekularen Veränderungen, die mit dem Prozess der Umprogrammierung einhergehen, sind noch unbekannt. Immer wieder werden die Forscher von neuen Beobachtungen und Erfindungen überrascht. Dazu gehört auch, dass die Transdifferenzierung sogar ohne Transkriptionsfaktoren und nur mit kleinen miRNA-Molekülen gelingen kann. Von diesen winzigen Nukleotidschnipseln weiß man, dass sie die Aktivität bestimmter Gene gezielt unterbinden. Mit sechs solcher miRNA hat man in der Petrischale und in den Organen von Versuchstieren Bindegewebszellen zu Herzmuskelzellen umgewidmet. Welche Gen-Netzwerke dabei beeinflusst werden, ist bisher freilich in keinem Fall lückenlos geklärt. Zudem bleibt noch unklar, ob nach der Umwandlung eine Art epigenetisches Gedächtnis der Ausgangszellen zurückbleibt und möglicherweise die Funktion der neuen Zellen stört.

Darin unterscheiden sie sich allerdings auch nicht von Yamanakas induzierten Stammzellen. „Bisher haben wir jedenfalls keinen Grund zu der Annahme, dass die Zellen nach der direkten Konversion schlechter sind als induzierte Stammzellen“, sagt Brüstle. Bevor es in die klinische Anwendung geht und Patienten mit einem Cocktail von Transkriptionsfaktoren oder mit ihren eigenen umprogrammierten Hautzellen behandelt werden, um Diabetes, Alzheimer oder Parkinson zu behandeln, werden sich die umprogrammierten Zellen vermutlich erst jahrelang in Zellfabriken bewähren müssen: Als Kulturen für Wirkstoff- und Toxizitätstests und als genetische Krankheitsmodelle, die im Zellverband die gleichen Fehlfunktionen aufweisen wie die bekannten Krankheiten beim Menschen - sich aber entsprechend leichter in der Petrischale erforschen lassen. Brüstle entwickelt zur Zeit eine solche automatisierte Zellfabrik in Bonn.

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