Madison/Wisconsin/Kioto – Zwei Wissenschaftlerteams aus den USA und Japan ist es, wenn auch unter großen Mühen, gelungen, ausdifferenzierte Fibroblasten aus der Haut in embryonale Stammzellen zu reprogrammieren. Ihre Publikationen in Science und Cell wurden als wichtiger Schritt in der Stammzellforschung und als möglicher Ausweg aus dem bioethischen Dilemma begrüßt, das mit der Verwendung von Stammzellen aus Embryonen verbunden ist. Doch noch funktioniert die neue Technik eher schlecht als recht, und sie ist nicht ohne Risiken.
Bereits im letzten Jahr war es Shinya Yamanaka von der Universität Kioto gelungen, aus dem Schwanz einer Maus entnommene Fibroblasten in embryonale Stammzellen umzuprogrammieren, indem er vier Gene – OCT3/4, SOX2, KLF4 und c-MYC – in die Zellen einschleuste. Im Juni dieses Jahres konnte der Forscher zeigen, dass seine Stammzellen tatsächlich pluripotent waren, sich somit in unterschiedliche Zellen der erwachsenen Maus differenzieren ließen.
Seine aktuelle Publikation in Cell (2007; doi: 10.1016/j.cell.2007.11.019) liefert den Beweis, dass die Reprogrammierung auch bei humanen Zellen gelingen kann. Die Forscher entnahmen einer 36-jährigen Frau und einem 69-jährigen Mann Hautproben aus dem Gesichtsbereich, aus denen sie zunächst Fibroblasten isolierten. Diesen wurden dann die gleichen vier Gene zugefügt, die schon die Zellen aus den Mäuseschwänzen in embryonale Stammzellen reprogrammiert hatten. Kein einfaches Unterfangen, denn nur bei einer von 5.000 Zellen gelang der genetische Trick. Dennoch wäre die Ausbeute ausreichend, um bei jedem beliebigen Menschen Stammzellen zu generieren, behaupten die Forscher.
Das bedeutet jedoch nicht, dass die reprogrammierten Zellen ein gleichwertiger Ersatz für Stammzellen aus Embryonen sind. Ein Problem könnte ich daraus ergeben, dass Yamanaka die vier Gene mithilfe von Retroviren in die Fibroblasten geschleust hat. Retroviren laden nicht einfach nur ihre Ladung in der Zelle ab, um dann zu „verschwinden“. Sie bauen dauerhaft ihre eigenen Gene ins Erbgut der Zelle ein. Wie Yamanaka berichtet, integrierten sich die Retroviren an durchschnittlich zwanzig Stellen im Genom. Jede Integration birgt aber die Gefahr, dass die Retroviren ein Krebswachstum auslösen. Bei den Mäusezellen war es in jedem fünften Fall zur Bildung von Tumoren gekommen. Im Prinzip könnten auch andere Viren als Genüberträger benutzt werden. Doch deren Effizienz ist nach Aussage von Yamanaka wesentlich geringer.
Retroviren wurden auch von James Thomson und Mitarbeitern von der Universität von Wisconsin in Madison benutzt. Die Forscher entnahmen die Fibroblasten einem Feten beziehungsweise der Vorhaut eines Neugeborenen. Für die Reprogrammierung benötigten sie ebenfalls nur vier Gene. Wie aus der Publikation in Science (2007; 10.1126/science.1151526) hervorgeht, waren es mit OCT3, SOX2, NANOG und LIN28 teilweise andere Gene, als jene, die die japanischen Forscher benutzt hatten. Die Ausbeute war mit einer embryonalen Stammzelle pro 10.000 Fibroblasten zudem geringer als bei den japanischen Forschern.
Im nächsten Schritt müssen die Forscher nach Wegen suchen, die für die Reprogrammierung notwendigen Gene zu aktivieren. Retroviren mögen zwar in der Lage sein, Zellen zu Stammzellen umzuprogrammieren. Qualität und vor allem die Sicherheit der Zellen garantieren sie jedoch nicht.
Der Stammzellforscher Douglas Melton von der Harvard Universität in Boston meinte zwar gegenüber Science, er könne sich gut vorstellen, dass die Gene nicht unbedingt mithilfe von potenziell gefährlichen Viren in die Zellen gebracht werden müssten. Da sie Teil des Erbguts sind, könnten sie auch durch Chemikalien angeschaltet werden. Das ist jedoch derzeit ein Wunsch und keine Wirklichkeit. Von einem Durchbruch im Bereich der Biothethik zu sprechen, wie etwa in einer Pressemitteilung des US-National Bioethics Center geschehen, könnte deshalb voreilig sein.
Unklar ist auch, wann und – wegen des hohen Aufwandes – zu welchem Preis die jetzt geschaffenen Stammzellen für die Forschung zur Verfügung stehen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) weist in einer ersten Stellungnahme vorsichtshalber darauf hin, dass ein Verzicht auf Stammzellen aus Embryonen von heute auf morgen –aus Sicht der Forschung – nicht möglich wäre.
Zunächst müssten die durch Reprogrammierung gewonnenen Stammzellen charakterisiert und erprobt werden. Zumindest in dieser Phase würden, so die DFG, die etablierten Stammzelllinien aus Embryonen als “Goldstandard” weiter benötigt werden. Nach Einschätzung des DFG wäre es nach dem derzeit in Deutschland geltenden Stammzellgesetz nicht erlaubt, die neuen embryonalen Stammzelllinien nach Deutschland einzuführen. „Die jetzt erzielten bahnbrechenden Erkenntnisse belegen nochmals die Notwendigkeit, die deutsche Stichtagsregelung zum Import von humanen embryonalen Stammzelllinien zu ändern“, heißt es in der Pressemitteilung. © rme/aerzteblatt.de
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