Stammzellenforschung

Zelluläre Alleskönner in der Kritik

Die genetischen Eigenschaften von Stammzellen sind noch weitgehend unerforscht. Eine amerikanische Studie warnt deshalb davor, vorschnell Stammzellen zur Therapie von Krankheiten einzusetzen. Sie können Krebs verursachen. Im Interview nimmt der Neurologe Michael Weller zu den neuen Forschungsresultaten Stellung. 

Marita Fuchs

Die Stammzellforschung hat in den letzten Jahren vielen Kranken Hoffnung gemacht. Parkinson-, Schlaganfall- oder querschnittgelähmte Patienten sollen mit den zellulären Alleskönnern geheilt werden, so die Botschaft. Doch nach anfänglicher Euphorie kommt Skepsis auf.

Im Januar 2011 haben amerikanische Forscher eine Studie veröffentlicht, in der sie nachweisen, dass die so genannten pluripotenten Stammzellen je nach Ursprungsart unbekannte Elemente im Erbgut transportieren, was ihr Wirken auf lange Sicht hin unberechenbar macht. Bisherige Analysen der genetischen Unversehrtheit von Stammzellenlinien seien völlig unzureichend, weil die meisten Forscher weltweit auf die aufwendigen genetischen Untersuchungen verzichten würden. 

Gehirn einer Maus: Eine Stammzelle teilt sich. (Bild: Lukas Sommer)

Ein besonders tragischer Fall einer Stammzelltherapie geht zurück auf das Jahr 2001. Ein neunjähriger Junge aus Israel litt am so genannten Louis-Bar-Syndrom, einer genetischen Krankheit, bei der die Substanz des Kleinhirns langsam schwindet. Die verzweifelten Eltern entschieden sich zu einem fragwürdigen Experiment: Sie reisten mit ihrem Sohn nach Russland. Dort fanden sich Ärzte, die dem Buben fötale, neuronale Stammzellen in die Hirnflüssigkeit spritzten. Als der Junge 13 Jahre alt ist, bekommt er heftige Kopfschmerzen. Die Ärzte entdecken im Kopf Tumoren. Sie folgern, dass die Krebsgeschwulste aus den Stammzellen entstanden sind.

Herr Weller, was lief im Fall des israelischen Jungen falsch?

Der Junge hat eine Krankheit, für die es bis jetzt keine Therapie gibt. Die Stammzelltherapie war vermutlich eine Verzweiflungstat der Eltern. Wenn mein Kind diese Krankheit hätte, würde ich ihm sicherlich keine Stammzellen in dieser Art verabreichen, weil es sich um einen sehr spezifischen genetischen Defekt handelt. Es ist schwierig, sich vorzustellen, dass Zellen, die man ungezielt in die Hirnflüssigkeit spritzt, die Funktion des Gehirns verbessern sollen.

Und es ist naiv zu glauben, dass eine «Zellsuppe» von mehr oder weniger gut charakterisierten Stammzellen im Gehirn Heilung bringen soll. Dass die Tumorbildung durch die Stammzellen verursacht wurde, ist nicht überraschend, denn die Zellen haben in der Hirnflüssigkeit überlebt und haben sich langsam vermehrt.

In der Schweiz wäre so eine Behandlung aus ethischen Gründen gar nicht möglich.

Wie wird heute mit Stammzellen gearbeitet?

Das ist ein breites Feld. Grundsätzlich muss man zwischen der Forschung mit «normalen» Stammzellen und der Arbeit mit Tumorstammzellen unterscheiden.

Die Forschung mit normalen Stammzellen ist sinnvoll, um eine Erkrankung zu analysieren und Grundlagenforschung zu betreiben. Stammzellen dienen quasi als zelluläre Werkzeuge, um zu verstehen, wie sich Organe oder Gewebe neu bilden.

Entwickelt man zum Beispiel aus Stammzellen Knorpelgewebe, das eine relativ einfache Struktur hat, könnte es transplantiert werden. Falls jemand ein Ohr bei einem Unfall verliert, könnte also künstlich hergestelltes Knorpelgewebe ihm zu einem neuen Ohr verhelfen. Das Gute daran: Mit Stammzellen hergestelltes Gewebe wird nicht – wie es bei Fremdgewebe der Fall ist – vom Körper abgestossen. Bei einem einfachen Gewebe – wie beim Knorpel – können heute schon Transplantationen durchgeführt werden. Schwieriger wird es bei Organen wie etwa der Niere. Es wäre wunderbar, wenn mit Hilfe von Stammzellen Nierengewebe hergestellt werden könnte, doch so weit ist die Forschung noch nicht.

Wo liegt der Unterschied zur Forschung mit Tumorstammzellen?

Tumorstammzellen sind eine ganz andere Art von Stammzellen. Krebsgeschwülste haben auch zumindest so etwas Ähnliches wie «Stammzellen». Der Tumor sorgt damit für den Nachschub an Zellen, und so wächst er. Forscher sind den Stammzellen der Tumoren auf der Spur, denn wenn man sie entdeckt, kann man – salopp gesagt – den Tumornachwuchs vernichten, indem man die wirklich gefährlichen Stammzellen vernichtet. Es geht darum, den Krebs bei den Wurzeln zu fassen. Tumoren könnten sich ja aus irre geleiteten Stammzellen entwickeln. Das sind spannende Forschungsfragen.

Wie arbeiten Sie in Ihrem Labor mit Stammzellen?

Wir arbeiten mit Blutstammzellen, das sind so genannte adulte Stammzellen, die wir dazu nutzen, um Tumoren im Gehirn zu finden. Wenn wir die Blutstammzellen in die Vene spritzen, gelangen sie ins Gehirn und «finden» den Tumor. Das ist ein interessantes Phänomen, das wir an Mäusen testen. Wir arbeiten im Moment daran, diese Stammzellen, bildlich gesprochen, mit einer Waffe zu beladen, die sie befähigt, den Gehirntumor auch zu bekämpfen.

Michael Weller: «Manche Arten von Stammzellen können auf Dauer für den Organismus gefährlich werden.» (Bild: PD)

Die wichtigste Frage ist jedoch, ob die Stammzellen sicher sind, sprich genetisch stabil, insbesondere wenn wir anfangen, die Stammzellen zu verändern. Wir greifen dann in ihre Genetik ein.

US-amerikanische Forscher zeigen in einer aktuellen Studie, dass bei der Forschung mit Stammzellen die genaue genetische Analyse häufig umgangen wird und dass man gar nicht weiss, welche genetischen Informationen die Stammzellen im Detail tragen. Können Sie kurz erklären, was die Forscher fordern und wie Sie dazu stehen?

Bei der Analyse der Stammzellen ist es nicht damit getan, einfach Chromosomen zu zählen. Nein, das Erbgut muss ganz genau und mit aufwendigen Methoden analysiert werden, um wirklich zu wissen, was man mit den Stammzellen verursachen kann.

Die amerikanischen Forscher haben gezeigt, dass vor allem bei der Forschung mit induzierten pluripotenten Stammzellen, die durch molekulare Manipulation quasi rückwärts in ihren Embryonalzustand zurückversetzt wurden, besondere Vorsicht geboten ist.

Ich war schon immer der Meinung, dass die klinische Arbeit mit pluripotenten Stammzellen nicht unbedenklich sein wird. Meiner Ansicht nach kann man sie derzeit höchstens für einen Menschen einsetzen, der ohne Therapie sterben würde, mit der Stammzelltherapie jedoch z.B. ein halbes Jahr länger lebt. In diesem Fall wird sich die genetische Unsicherheit vermutlich nicht auswirken. Ganz anders ist der Fall, wenn ein Patient eine genetische Erkrankung hat und langfristig eine Heilung erwartet, dann müssen ganz hohe genetische Sicherheitsstandards herrschen.

Wir arbeiten an unserer Klinik mit Blutstammzellen, das sind Stammzellen, die genetisch klar definiert und bereits auf ihr Dasein als Blutzelle festgelegt sind – es sind also keine embryonalen oder pluripotenten Stammzellen. Eine Anwendung am Menschen ist noch nicht absehbar.

Die Verfahren, um genetische Sicherheit zu erlangen, sind aufwendig und teuer. Ist die Forschung mit pluripotenten Stammzellen nicht ein Irrweg?

Das kann man so nicht sagen. Manche Arten von Stammzellen können zwar auf Dauer für den Organismus gefährlich werden. Neuronale Stammzellen zum Beispiel können Tumoren bilden. Umso gefährlicher wird es natürlich bei pluripotenten Stammzellen.

Die Forschung mit Stammzellen wird jedoch weiter wichtig bleiben, um Krankheiten zu verstehen. Wenn Krankheiten aus entarteten Stammzellen entstehen, könnten sich daraus auch therapeutische Ansätze ergeben.

Was ist das Verdienst der amerikanischen Studie?

Sie hat gezeigt, dass beim Reprogrammieren von Stammzellen Tumor-Supressor-Gene verloren gehen. Das sind Gene, von denen man heute weiss, dass sie bei vielen menschlichen Zellen verloren gehen, wenn sich ein Tumor bildet. Wenn man sieht, dass die Stammzellen nach einiger Zeit Dinge tun, die Tumore auch tun, so muss man aufpassen.

Die Forscher haben sich die Mühe gemacht und sorgfältig und über lange Zeit die Entwicklung von Stammzellen beobachtet und gezeigt, dass sie nicht stabil sind. Damit sind sie als Therapeutika potentiell gefährlich. Die Anforderungen für den klinischen Einsatz werden damit höher werden.

Kleines Stammzellen-Glossar Pluripotente Stammzellen: können sich zu verschiedenen Zelltypen entwickeln, in Muskelzellen etwa oder Nervenzellen. Embryonale Stammzellen:Reift eine befruchtete Eizelle heran,  bilden sich embryonale Stammzellen. Sie können sich in jeden Zelltyp des menschlichen Körpers  ausdifferenzieren. Voraussetzung ist, dass sie unter anderem mit den richtigen Wachstumsfaktoren zum richtigen Zeitpunkt behandelt werden. Adulte Stammzellen: In etwa 20 Organen, inklusive der Muskeln, der Knochen, der Haut, der Plazenta und des Nervensystems, haben Forscher adulte Stammzellen aufgespürt. Einem Erwachsenen können sie entnommen werden und in Zellkulturen durch Zugabe entsprechender Wachstumsfaktoren so umprogrammiert werden, dass sie zu den gewünschten Gewebearten heranreifen. Vireninduzierte Stammzellen:Körperzellen werden in Stammzellen umprogrammiert und zwar mit sogenannten Virus-Genfähren. Diese Methode birgt Risiken, weil für das Einschleusen der Gene Viren benötigt werden. Die Gene werden vom Virus verstreut im Genom eingebaut, wichtige Gene der Zelle können dabei beschädigt werden, die Zelle kann entarten. Es besteht Krebsgefahr. Zudem bauen auch die Viren ihr eigenes Erbgut ein. Proteininduzierte Stammzellen:Anstatt mit Viren werden Zellen nur durch Zugabe von Proteinen und ohne Veränderung des Erbgutes reprogrammiert. Dies gelang Forschern erstmals 2009.

Marita Fuchs ist Redaktorin von UZH News.

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