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Stammzellen : Begehrt weil noch extrem wandlungsfähig

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Was Stammzellen von gewöhnlichen Zellen unterscheidet - und welche besonders wertvoll für die Forschung sind. Begriffe und Erklärungen.

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          Stammzellen unterscheiden sich von den Milliarden gewöhnlicher Zellen unseres Körpers, weil sie noch nicht völlig ausgereift sind. Während Haut-, Leberzellen oder Nervenzellen ihre endgültige Position im Körper, ihr Aussehen und ihre endgültige Funktion - ihre genetisch vorprogrammierte Aufgabe also - ausfüllen, verharren Stammzellen in der Entwicklung gewissermaßen auf halbem Wege vom Embryonalstadium zu diesem Endpunkt. Sie sind deshalb noch wandlungsfähig - die einen mehr, die anderen etwas weniger.

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

          Adulte Stammzellen, also Stammzellen, die man auch noch im Körper von Erwachsenen findet, kommen im Knochenmark und im Blut, aber auch in vielen anderen Organen und Geweben vor. Als Quelle wird gerne auch Nabelschnurblut genommen. Sie dienen im fertigen Körper quasi als natürliches Zellersatz-Reservoir. Ob sie im Haarbalg sitzen, in Fettpolstern, im Herzmuskel oder im Gehirn, immer geht es im Prinzip darum, dass sie sich anfangen zu teilen, in funktionsfähige Zellen verwandeln und damit zur wenigstens teilweisen Regeneration beitragen, sobald Zellen untergegangen sind.

          Allerdings sind dieses Regenerierungspotential und das Teilungsvermögen begrenzt. Wäre es anders, müsste der Mensch keine Demenz und keine Herzinsuffizienz fürchten, weil die Stammzellabkömmlinge das degenerierte Gewebe ersetzten. Stammzellen aus dem Knochenmark sind in Zahl und Teilungsvermögen herausragend. Deshalb werden sie etwa zu Transplantationen bei Leukämien oder Multipler Sklerose verwendet, um defekte, vorher entfernte Blutzellen komplett zu ersetzen. In der Entwicklung schon etwas fortgeschrittenere, teilweise gereifte „Vorläuferzellen“, die vielfach in den Organen sitzen, sind schon eingeschränkt wandelbar. Grundsätzlich können sich aber adulte Stammzellen in Zellkulturen mit geeigneten Signalmolekülen durchaus in andere Zellen umwandeln, doch die Funktionstüchtigkeit in solchen Fällen ist wenig gesichert. Zudem ist es immer noch schwierig, solche „transdifferenzierten“ Zellen in genügender Zahl und Reinheit in der Kultur herzustellen.

          Embryonale Stammzellen sind, wie der Name nahe legt, aus Embryonen gewonnen, die wenige Tage nach der künstlichen Befruchtung zu einem Keimbläschen herangewachsen sind. Im Innern dieser sogenannten Blastocysten, die aus hundert bis zweihundert Zellen bestehen, sitzen die Stammzellen. Sie sind entwicklungsbiologisch viel jüngere und deshalb auch viel wandlungsfähigere - pluripotente - Stammzellen. Aus ihnen kann man durch Zugabe entsprechender Signalmoleküle in der Petrischale zwar keinen ganzen Organismus, aber praktisch sämtliche rund zweihundert Körperzellen erzeugen. Ihre Vermehrungsfreudigkeit und ihr extremes Verwandlungspotential bergen allerdings das Risiko von Wucherungen, das man durch die teilweise Ausreifung in die gewünschten Zellen noch vor der Transplantation zu beherrschen versucht.

          Induzierte pluripotente Stammzellen sind künstliche, ganz neue Stammzellen, die im Entwicklungspotential und der Vermehrungsfreudigkeit offenbar den embryonalen Stammzellen stark ähneln. Sie wurden aus schon ausgereiften Körperzellen erzeugt, indem man diese gentechnisch reprogrammiert hat. Sie gelten als ernsthafte Kandidaten, die embryonalen Stammzellen als Maßstab abzulösen, sobald das Entartungsrisiko, das mit dem Geneingriff verbunden ist, und das tatsächliche Zellregenerationspotential geklärt sind. Klinische Erfahrungen gibt es damit ebenso wenig wie mit den erst zehn Jahre verfügbaren embryonalen Stammzellen.

          Fötale Stammzellen wurden demgegenüber bereits für Transplantationen in Patienten mit Parkinson verwendet - mit gemischten Ergebnissen. Diese Stammzellen werden in einigen Ländern von wenige Wochen alten abgetriebenen Embryonen - also ebenfalls sehr jungem Embryonalgewebe - gewonnen. Die früher als „Frischzellen“ titulierten Zellen gelten aber als weniger zukunftsträchtig, schon wegen logistischer Hindernisse.

          Glossar der Begriffe in der Stammzelldebatte

          Stammzellen haben zwei wichtige Eigenschaften: Sie können sich einerseits selbst kopieren und andererseits zu spezialisierten Zellen differenzieren.

          Embryonale Stammzellen werden aus Embryonen in einem sehr frühen Entwicklungsstadium vom 4. bis zum 7. Tag nach der Befruchtung der Eizelle gewonnen. Sie sind „pluripotent“, können sich also in nahezu jeden Zelltyp der etwa 200 Gewebearten im Körper entwickeln.

          Adulte Stammzellen haben ein deutlich geringeres Entwicklungspotenzial als embryonale Stammzellen. Sie dienen als Reserve zur körpereigenen Reparatur bestimmter Gewebe, also zum Beispiel der Leber oder des Gehirns.

          Regenerative Medizin befasst sich mit der Heilung oder „Rekonstruktion“ kranken Gewebes. Die Stammzellforschung ist Teil dieses Medizinzweigs. Er umfasst aber auch „technische Lösungen“, etwa mechanische Herzklappen.

          Tissue Engineering ist, vereinfacht gesagt, das Nachzüchten bestimmter Organgewebearten.

          totipotent: Aus einer Zelle kann sich ein vollständiges Lebewesen entwicklen.

          pluripotent: Aus der Zelle kann sich jeder Zelltyp im Körper entwickeln.

          multipotent: Aus der Zelle können sich einige Zelltypen entwickeln.

          oligopotent: Aus der Zelle können zwei oder mehr Zelltypen innerhalb eines Gewebes hervorgehen, etwa bei neuralen Stammzellen.

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