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Nobelpreis für Medizin 2012 für Stammzellforscher

Montag, 8. Oktober 2012

Stockholm – Der diesjährige Nobelpreis für Medizin geht an Pioniere der Stammzell­forschung. Der Brite John Gurdon und der Japaner Shinya Yamanaka werden geehrt für die Entdeckung, dass reife Zellen des ausgewachsenen Körpers in unreife Stammzellen zurückverwandelt werden können. Aus diesen Zellen, sie werden heute induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) genannt, lassen sich im Prinzip alle Zellen des menschlichen Körpers differenzieren.

Die Experimente von John Gurdon liegen bereits 40 Jahre zurück. Im Journal of Embryo­logy and Experimental Morphology (1962; 10: 622-640) beschrieb der damals 29-jährige Zoologe (B.A. 1956) und Embryologe (Ph.D. 1960) seine Versuche an den Eizellen von Kaulquappen. Gurdon entfernte den Zellkern der Eizelle und ersetzte ihn durch den Zellkern einer differenzierten Zelle, die er aus dem Darm einer Kaulquappe entnommen hatte.

Diese endodermalen Zellen des Darms sind vollständig ausdifferenziert, und damals bestand die Ansicht, dass sich diese Zelle niemals wieder in eine embryonale Stammzelle verwandeln könnte. Doch das Experiment gelang. Die modifizierten Eizellen entwickelten sich zu normalen Kaulquappen (und nicht etwa zu einer Zellkultur aus Darmzellen). Später wiederholte Gurdon seine Versuche mit den Zellen ausgewachsener Frösche. Die Experimente, die heute Lehrbuchwissen sind, belegen, dass Zellen auf dem Weg ihrer Entwicklung in eine spezialisierte Zelle keinesfalls die Fähigkeit zur Pluripotenz verlieren. Eine ausgereifte Darmzelle enthält weiterhin alle Gene, die als Nerven- oder Organzelle benötigen würde.

Es dauerte dann lange, bis die Schalter für diese Reprogrammierung gefunden wurden. Dabei war der Kniff relativ einfach (wenn auch wohl nicht leicht zu finden). Shinya Yamanaka (1962 in Osaka geboren; M.D. 1987) von der Universität Kyōto musste bei den Fibroblasten, die er aus der Haut von Mäusen gewonnen hatte, nur die vier Transkriptionsfaktoren Oct3/4, Sox2, c-Myc und Klf4 aktivieren. Wie er zusammen mit seinem Kollegen Kazutoshi Takahashi in Cell (2006; 126: 663-676) berichtet, nahmen die derart reprogrammierten Zellen Gestalt und Eigenschaften von embryonalen Stammzellen an.

Yamanaka prägte die Bezeichnung „induzierte pluripotente Stammzellen“ (iPS). Ein Jahr später gelangen die Experimente auch mit menschlichen Zellen (Cell 2007; 131, 1-12). Damit wurde eine neue Grundlage für die Stammzellforschung geschaffen. Sie war künftig nicht mehr auf embryonale Stammzellen angewiesen, die schwer erreichbar sind und deren Verwendung ethische Bedenken aufwerfen.

Mit iPS könnten im Prinzip aus einer Hautzelle alle Zellen des menschlichen Körpers hergestellt werden. Werden die Zellen vom Patienten entnommen, müsste nach eine Transplantation nicht mit Abstoßungsreaktionen gerechnet werden. Die medizinischen Anwendungsgebiete wären vielfältig. Sie reichen vom Morbus Parkinson über den Diabetes bi hin zu Stammzelltransplantationen nach Krebsbehandlungen.

Dass es bisher nicht dazu gekommen ist, liegt an den ungelösten Sicherheitsproblemen der iPS. Um die Fremdgene in die Zellen zu schleusen, hatte Yamanaka Retroviren verwendet, die später nicht mehr aus den Zellen eliminiert werden können. Schlimmer noch: Mindestens eines der von Yamanaka verwendeten Transkriptionsfaktoren (c-Myc) ist ein bekanntes Onkogen.

Dies könnte bedeuten, dass die zur Heilung von Krankheiten eingesetzten Stammzellen später zum Ausgangspunkt von Krebserkrankungen werden. Diese Hürden scheinen aber nicht unüberwindbar zu sein. Statt Retroviren können heute harmlose Adenoviren oder Plasmide als Genfähre benutzt werden. Inzwischen wurden außerdem medika­menten-ähnliche Wirkstoffe gefunden, die ohne Umweg über die Transkriptions­faktoren die Bildung von Stammzellen induzieren. Die Bildung ist allerdings noch sehr ineffizient, so dass eine breite medizinische Anwendung von Stammzellen weiterhin offen ist. © rme/aerzteblatt.de

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