ArchivDeutsches Ärzteblatt24/2000Zellersatz aus embryonalen Stammzellen: Neue Perspektiven für die Transplantationsmedizin

MEDIZIN: Aktuell

Zellersatz aus embryonalen Stammzellen: Neue Perspektiven für die Transplantationsmedizin

Dtsch Arztebl 2000; 97(24): A-1666 / B-1410 / C-1317

Wiestler, Otmar D.; Brüstle, Oliver

Als E-Mail versenden...
Auf facebook teilen...
Twittern...
Drucken...
LNSLNS In der Wissenschaftsdiskussion hat das Thema embryonale Stammzellen (ES-Zellen) große Aufmerksamkeit erregt. Dies sind Vorläuferzellen aus dem frühen Embryonalstadium der Blastozyste, die noch in alle Zelltypen des Organismus ausreifen können. Sie haben allerdings nicht mehr die Fähigkeit, allein einen kompletten Embryo auszubilden. Im Herbst 1998 ist es zwei US-amerikanischen Arbeitsgruppen gelungen, mit der Gewinnung embryonaler Stammzellen beziehungsweise äquivalenter Vorläuferzellen aus menschlichen Embryonen eine neue Domäne der Stammzellforschung zu erschließen. Da aus murinen ES-Zellen bereits zahlreiche somatische Zelltypen gewonnen werden konnten, verspricht sich die Transplantationsmedizin große Fortschritte von der Stammzelltechnologie. Die Möglichkeiten, ES-Zellen nahezu unbeschränkt zu vermehren und sie langfristig autolog herzustellen, spielen dabei eine entscheidende Rolle. Es besteht ein großes Interesse, humane ES-Zellen für entwicklungsbiologische Forschungsarbeiten und pharmakologische Untersuchungen einzusetzen. Dieser Beitrag soll eine Übersicht über das sich rasch entwickelnde Feld der Stammzellforschung geben und das Potenzial von ES-Zellen für den Zellersatz im Zentralnervensystem aufzeigen. Es ist den Autoren auch ein Anliegen, die heftige und oft kontroverse Diskussion zu versachlichen.
Schlüsselwörter: Embryonale Stammzelle, Kerntransfer, Transplantation, Nervenzelle, Glia, multiple Sklerose, Myelinreparatur.


Embryonic Stem Cells:
New Perspectives for Cell Replacement
Recent developments in stem cell technology have placed embryonic stem cells (ES cells) at the centre of both scientific and public interest. ES cells are derived from the inner cell mass of blastocysts and display two remarkable features. First, they are pluripotent and can generate all tissues and cell types. Second, they can be expanded to virtually unlimited numbers. These properties make ES cells an exciting poten-
tial donor source for cell transplants. Interest in the clinical use of ES cells received strong impetus from recent reports on the first isolation of ES cells and ES-like stem cells from embryonic human tissue. In addition, human ES cells may open new avenues for the study of human development and disease. In conjunction with recent advances in mammalian cloning, the ES cell technology provides both fascinating and controversial perspectives for the generation of autologous donor cells. Focussing on recent developments in ES cell-based nervous system repair, this report is aimed at providing an unbiased view of the field. Thorough and informed discussions between the medical community and the general public will be required to guide this promising technology from the laboratory to clinical application.
Key words: Embryonic stem cell, nuclear transfer, neural transplantation, neuron, glia, multiple sclerosis, myelin repair


Unter einer Stammzelle versteht man jede undifferenzierte Zelle eines Organismus, die sich selbst vermehren und reifere Tochterzellen bilden kann. Bei den embryonalen Stammzellen handelt es sich um eine sehr frühe Form, welche aus der inneren Zellmasse der so genannten Blastozyste jenseits des Acht-Zell-Stadiums eines Embryos gewonnen wird (5, 8). Embryonale Stammzellen können noch in alle Zell- und Gewebetypen des Organismus ausreifen. Im Gegensatz zu befruchteten Eizellen sind sie allerdings allein nicht in der Lage, einen intakten Embryo auszubilden.
Die Zeitspanne des embryonalen Stammzellstadiums in der Blastozyste beträgt nur wenige Tage. Im Anschluss erfahren die Zellen des Embryos bereits eine Prägung, welche ihr Differenzierungsspektrum zunehmend einschränkt.
ES-Zellen besitzen die bemerkenswerte Eigenschaft, nach Injektion in einen frühen Embryo an der Entwicklung und Ausreifung aller Gewebe- und Zelltypen in vivo teilzunehmen. Heute kann man mithilfe der ES-Zell-Technologie praktisch jedes Gen ausschalten oder verändern und die Folgen im lebenden Organismus einer transgenen Maus studieren. Diese Methode erlaubt nicht nur die Analyse einer veränderten Genfunktion in vivo, sondern hat auch den Weg für die Herstellung einer großen Zahl von transgenen Tiermodellen für menschliche Erkrankungen geebnet.
Die universelle Fähigkeit zur Differenzierung von ES-Zellen lässt sich in vitro nachvollziehen. So wurden in Kulturen differenzierender ES-Zellen unter anderem Zellen des Nervensystems, hämatopoetische Zelltypen, Kardiomyozyten, glatte und Skelettmuskelzellen, Chondro-zyten, Endothelzellen und Keratino-zyten beschrieben (7).
Als mögliche Spenderquelle für Transplantate sind embryonale Stammzellen schlagartig in das Zentrum des öffentlichen Interesses gerückt, als 1998 zwei US-amerikanische Arbeitsgruppen über die Isolierung humaner embryonaler Stammzellen beziehungsweise embryonaler Keimzellen berichteten. Die Gruppe von James Thomson am Wisconsin Regional Primate Research Center in Madison konnte embryonale Stammzelllinien aus menschlichen Blastozysten gewinnen, über mehrere Monate in Kultur halten und auf einige Stammzelleigenschaften untersuchen (12). Eine von John Gearhart an der Johns Hopkins University in Baltimore geleitete Gruppe von Wissenschaftlern verfolgte einen anderen Weg zur Gewinnung von Stammzellen. Hier wurden primordiale Keimzellen aus früh abortierten Feten entnommen und in Zelllinien überführt. Auch diese Zellen wiesen Eigenschaften von sehr frühen, pluripotenten embryonalen Vorläufern auf (10). In wieweit die Eigenschaften dieser humanen Zellen denen embryonaler Stammzellen der Maus entsprechen, ist allerdings noch weitgehend unklar.
Donorquelle für die Transplantationsmedizin
Die moderne Transplantationsmedizin hat spektakuläre Fortschritte gemacht. Gleichwohl werden die Verfügbarkeit und der langfristige Erfolg von Organtransplantaten durch verschiedene Probleme empfindlich eingeschränkt. An erster Stelle ist der nach wie vor prekäre Mangel an Spenderorganen zu nennen. Auch das neue Transplantationsgesetz hat keine nennenswerte Entlastung für die langen Wartelisten an Transplantationszentren gebracht. Das Risiko von akuten und chronischen immunologischen Abstoßungsreaktionen kann bei einigen Patienten nicht befriedigend beherrscht werden. Schließlich bleibt die Transplantation für verschiedene komplexe Gewebe des menschlichen Organismus nach wie vor eine große wissenschaftliche Herausforderung. Dies gilt in besonderer Weise für das zentrale Nervensystem, in welchem der Bedarf für erfolgreichen Zellersatz besonders groß wäre.
Im Bereich des hämatopoeti-schen Systems hat die Transplantation von Stammzellen aus dem Knochenmark oder aus dem periphe-
ren Blut in den vergangenen Jahren einen großen Entwicklungsschub erfahren (Tabelle). Allerdings werfen auch hier die Verfügbarkeit kompatibler allogener Spender und Abstoßungsreaktionen Probleme auf. Prinzipiell ist es denkbar, fetale menschliche Zellen in Zellkultur zu vermehren und dann für Transplantate in erkrankten Organen zu benutzen. Die sehr begrenzte Verfügbarkeit von fetalen menschlichen Geweben, Probleme bei der In-vitro-Vermehrung von Vorläuferzellen, immunologische Barrieren und ethische Bedenken lassen jedoch eine breite Verwendung fetaler menschlicher Spendergewebe nicht praktikabel erscheinen. Einige Untersucher propagieren seit längerem den Einsatz von Spendergeweben tierischer Herkunft. Fragliche langfristige Funktionstüchtigkeit, Abstoßungsreaktionen, und das ungewisse Risiko einer Übertragung von Krankheitserregern stehen diesen Xenotransplantaten entgegen.
In neuerer Zeit gibt es zunehmende Hinweise auf das Vorhandensein noch teilungs- und differenzierungsfähiger Stammzellen in erwachsenen Geweben auch außerhalb des Knochenmarks. Hieraus leiten sich Bemühungen ab, solche Zellen aus Gewebeproben zu isolieren, in Kultur stark anzureichern und anschließend als Spenderzellen für Transplantate zu verwenden. Bisher sind Ausbeute und Vermehrbarkeit solcher adulter Stammzellen allerdings bescheiden.
Mit der Isolierung embryonaler Stammzellen beziehungsweise äquivalenter embryonaler Vorläuferzellen des Menschen rückt ein neuartiger Typ von Spenderzellen in das Zentrum des Interesses, mithilfe dessen sich viele der angesprochenen Probleme umgehen lassen. Embryonale Stammzellen können unter Kulturbedingungen zu praktisch unbegrenzten Zellzahlen vermehrt werden (11). Aufgrund ihres frühen Entwicklungsstadiums haben sie noch die Fähigkeit, in alle Zell- und Gewebetypen auszudifferenzieren. Falls es gelingt, die für einen spezifischen Reifungsprozess erforderlichen Faktoren zu identifizieren, wäre es im Prinzip möglich, die für die Behandlung der jeweiligen Erkrankung erforderlichen Spenderzellen in Zellkultur quasi künstlich herzustellen. Die Möglichkeit einer genetischen Veränderung von ES-Zelllinien könnte zur Modulation des Immunsystems genutzt werden. Darüber hinaus zeichnen sich seit der Herstellung des Klonschafs „Dolly“ Perspektiven ab, durch Kernverpflanzung beziehungsweise Reprogrammierung des Zellkerns embryonale Stammzellen aus demselben Organismus zu gewinnen (13). Langfristig könnte es ein solcher Ansatz erlauben, Patienten Spenderzellen mit ihrer eigenen Erbinformation zu verpflanzen.
Zellersatz im Zentralnervensystem
Gehirn und Rückenmark sind die komplexesten Systeme, die die Evolution hervorgebracht hat. Diese Komplexität hat ihren Preis: Kaum ein anderes Organsystem weist ein so geringes Regenerationspotenzial auf wie das Zentralnervensystem. Zugrunde gegangene Nervenzellen regenerieren bis auf wenige Ausnahmefälle nicht und bleiben auf immer verloren. Dementsprechend stehen wir dem Großteil neurologischer Defizite bei Erkrankungen wie dem Morbus Parkinson, der Chorea Huntington, Schlaganfällen, traumatischen Hirn- und Rückenmarkverletzungen, aber auch primär die Glia betreffenden Krankheiten wie der multiplen Sklerose machtlos gegenüber. Ist ein Zellverlust einmal eingetreten, bietet sich – zumindest aus heutiger Sicht – die Transplantation als erfolgversprechendste Perspektive an.
Nun unterscheiden sich Zellersatzstrategien im Nervensystem ganz wesentlich von der Transplantation ganzer Organe wie zum Beispiel Herz, Niere oder Leber. Die komplexe Architektur und die mannigfachen Verbindungen der einzelnen Hirnregionen machen es unmöglich, ganze Abschnitte des Nervensystems komplett zu transplantieren. Vielmehr müssen bei einer Transplantation ins Nervensystem unreife Vorläuferzellen in die bestehende Architektur inkorporiert und dort zur Ausreifung gebracht werden.
Da neurale Vorläuferzellen in nennenswertem Umfang nur während der Entwicklung des Nervensystems vorkommen, erfordern derartige Transplantate embryonales Spendergewebe. Bei der Parkinsonschen Krankheit werden solche Transplantate bereits klinisch angewandt. Allerdings werden für die Transplantation eines Patienten Zellen aus dem ventralen Mittelhirn von bis zu sieben menschlichen Feten benötigt – eine Strategie, die langfristig weder aus ethischer noch aus logistischer Sicht auf eine größere Zahl von Patienten anwendbar ist.
Alternative Donorquellen
Innerhalb der letzten Jahre sind zahlreiche Anstrengungen unternommen worden, Spenderzellen durch In-vitro-Expansion neuraler Vorläufer zu gewinnen (Textkasten). Bislang ist die Ausbeute allerdings zu gering, um ausreichende Zellmengen für klinische Transplantationszwecke herstellen zu können. Eine zweite Strategie zur Gewinnung großer Zellmengen ist die dauerhafte Vermehrung (Immortalisierung) von frühen neuralen Zellen mit Onkogenen. Ein möglicher klinischer Einsatz solcher potenziell tumorigener Gene erscheint jedoch äußerst fraglich.
Gewinnung von Neuronen und Glia aus ES-Zellen
Bereits seit mehreren Jahren ist bekannt, dass ES-Zellen prinzipiell Neurone und Gliazellen bilden können (7). Erst vor kurzem gelang es hingegen, auch teilungsfähige neurale Vorläuferzellen aus ES-Zellen zu gewinnen und mit Wachstumsfaktoren in vitro weiter zu vermehren (3, 9). Nach Wachstumsfaktorentzug reifen diese Vorläuferzellen in alle drei wesentlichen Zelltypen des Nervensystems aus – Neurone, Oligodendrozyten und Astrozyten (Grafik). Transplantationsexperimente an embryonalen Ratten zeigen, dass solche in der Kulturschale erzeugten Vorläuferzellen in der Lage sind, an der Hirnentwicklung teilzunehmen (l). Mit verfeinerten Methoden ist es mittlerweile sogar möglich, Vorläufer zu definierten Subpopulationen neuraler Zellen in praktisch unbegrenzter Anzahl aus ES-Zellen zu gewinnen (3). Im Folgenden möchten wir das Potenzial dieser Zellen am Beispiel von ES-Zell-abgeleiteten Oligodendrozyten aufzeigen.
Tiermodell der Pelizaeus-Merzbacherschen Erkrankung
Vorausgegangene Arbeiten mehrerer Forschungsgruppen hatten gezeigt, dass die Transplantation unreifer oligodendroglialer Zellen in das Nervensystem myelindefizienter Nagetiere großes Potenzial für die Wiederherstellung defekter Markscheiden hat. Ein für diese Untersuchungen vielfach verwendetes Tiermodell ist die myelindefiziente (md) Ratte, die aufgrund einer Mutation im PLP-Gen keine funktionsfähigen Markscheiden bilden kann. Der Gendefekt wird X-chromosomal rezessiv vererbt und stellt ein Analogen zur Pelizaeus-Merzbacherschen Erkrankung des Menschen dar.
Wir haben an diesem Tiermodell exemplarisch untersucht, ob ES-Zellen grundsätzlich für die Reparatur von Defekten im Nervensystem verwendet werden können. Zu diesem Zweck wurde zunächst ein Zellkulturprotokoll für die Gewinnung glia-ler Vorläuferzellen aus ES-Zellen etabliert. Transplantationsexperimente in myelindefizienten Ratten belegten auf eindrückliche Weise, dass diese von ES-Zellen abgeleiteten glialen Vorläuferzellen tatsächlich in der Lage sind, Faserbahnen aktiv aufzusuchen und Markscheiden um Axone der Empfängertiere zu bilden (3). So ließen sich nur zwei Wochen nach Transplantation in den Hintersträngen des Rückenmarks zahlreiche PLP-positive Myelinscheiden nachweisen. Diese waren nicht auf die Implantationsstelle beschränkt, sondern fanden sich über mehrere Millimeter in Längs- und Querrichtung verteilt – ein deutlicher Hinweis darauf, dass die Zellen nach Transplantation im Empfängergewebe wandern (Abbildung 1). Das neu gebildete Myelin zeigte auch elektronenmikroskopisch einen regelrechten Aufbau (Abbildung 2). Diese Ergebnisse belegen, dass aus embryonalen Stammzellen hergestellte gliale Vorläuferzellen nach Transplantation reife Gliazellen bilden und myelindefiziente Regionen des Zentralnervensystems mit Markscheiden versorgen.
Ein zentrales Problem von Zellersatzstrategien im ZNS ist, dass die meisten neurodegenerativen Erkrankungen große Abschnitte von Gehirn und Rückenmark mit einbeziehen. Dementsprechend würde es ein Zellersatz über Transplantation erfordern, Spenderzellen in verschiedenste Regionen des Nervensystems einzubringen. Im Tierexperiment ist dies möglich, wenn die Zellen anstatt ins Gehirnparenchym in das Ventrikelsystem embryonaler oder neonataler Empfänger implantiert werden (4). So ließen sich auch nach Transplantation der von ES-Zellen abgeleiteten glialen Vorläuferzellen in die Seitenventrikel embryonaler myelindefizienter Ratten neu gebildete Myelinscheiden in zahlreichen Hirnregionen nachweisen (3). Diese Beobachtung an unreifen Empfängertieren lässt hoffen, dass in Zukunft vielleicht auch Zellverteilungsstrategien über das ausgereifte Ventrikelsystem und die Liquorwege entwickelt werden können.
Die vorgestellten Befunde stellen ein erstes Beispiel für den erfolgreichen Einsatz ES-Zell-abgeleiteter somatischer Spenderzellen in einem Tiermodell einer neurologischen Erkrankung dar. Die Forschungsergebnisse sind so ermutigend, dass nun häufigere Entmarkungskrankheiten in Angriff genommen werden können.
Von besonderem Interesse ist die multiple Sklerose, bei der chronische Entmarkungsherde nicht mehr hinreichend remyelinisiert werden. Zwar müssen sich die Untersuchungen hier auch mit der zugrunde
liegenden Autoimmunreaktion auseinandersetzen. Aus einer Kombination von neuen, immuntherapeutischen Ansätzen und Zellersatz durch Transplantation kann man jedoch durchaus Erfolge erhoffen.
Kernproblem: Herstellung spezifischer Neuron-Subtypen
Im Gegensatz zu Gliazellen sind bei Nervenzellen eine Vielzahl von Subtypen beschrieben, die sich im Hinblick auf Morphologie, Transmitterbildung und Funktion stark unterscheiden. Ein neuronaler Zellersatz erfordert je nach zugrunde liegender neurologischer Erkrankung ganz verschiedene Spenderzellen. Während zum Beispiel bei Morbus Parkinson dopaminerge Neurone benötigt werden, sind es bei der Chorea Huntington GABAerge Nervenzellen. Diesen unterschiedlichen Anforderungen muss während der In-vitro-Differenzierung von embryonalen Stammzellen Rechnung getragen werden. Die momentanen Bemühungen zielen darauf ab, die während der Entwicklung wirksamen Faktoren zu identifizieren, um sie dann in der Zellkultur anzuwenden.
Innerhalb der letzten Jahre sind in zunehmendem Maße Signalmoleküle entdeckt worden, die an der Regionalisierung des Nervensystems beteiligt sind. Diese erfreuliche Entwicklung lässt auf eine baldige Umsetzung der Ergebnisse auf die Gewinnung spezifischer Nervenzelltypen aus embryonalen Stammzellen hoffen.
Übertragbarkeit auf menschliche Zellen
Die Anwendbarkeit dieser Verfahren auf menschliche Zellen lässt sich nur durch Zellkulturexperimente an humanen embryonalen Stammzellen prüfen. Das Entwicklungspotenzial solcher Vorläuferzellen kann nach Implantation in das Nervensystem junger Empfängertiere untersucht werden (2). Darüber hinaus lässt sich das regenerative Poten-
zial von Vorläuferzellen durch Xenotransplantation in Tiermodelle neurologischer Erkrankungen studieren.
Weitere biomedizinische Anwendungen für ES-Zellen
Das Interesse an embryonalen Stammzellen geht weit über die Transplantationsmedizin hinaus. Mit ihrer Hilfe lassen sich grundlegende Mechanismen der normalen und pathologischen Differenzierung menschlicher Zellen und Gewebe studieren. Bislang waren solche Arbeiten häufig auf tierexperimentelle Untersuchungsreihen beschränkt. Gerade aus der Teratologie gibt es eindrucksvolle Beispiele dafür, dass sich der menschliche und der tierische Organismus grundlegend in ihrer Empfindlichkeit gegenüber missbildungsverursachenden Substanzen unterscheiden. Ähnliches gilt auch für die realistische Abschätzung eines krebserzeugenden Risikos von chemischen Verbindungen und anderen Noxen sowie für die Wirkung von Pharmaka.
Die In-vitro-Differenzierung von embryonalen Stammzellen würde es ermöglichen, den Einfluss solcher Faktoren auf menschliche Zelltypen zu überprüfen. Schließlich könnte durch die Verwendung von Zelllini-
en auch der hohe Bedarf an Versuchstieren wesentlich eingeschränkt werden.
Ethische Gesichtspunkte und öffentliche Diskussion
Die Berichte über eine erfolgreiche Isolierung embryonaler Stammzellen des Menschen haben großes öffentliches Interesse gefunden und eine lebhafte, kontroverse Debatte entfacht. Auf der einen Seite versprechen Arbeiten mit diesen Zellen neue Behandlungsmöglichkeiten für die Medizin. Andere Stimmen haben dagegen große ethische Bedenken angemeldet. Das deutsche Embryo-nenschutzgesetz untersagt die Zeugung von menschlichen Embryonen zu wissenschaftlichen Zwecken, die Verwendung künstlich erzeugter menschlicher Embryonen für Forschungsarbeiten sowie Genmanipulation an Embryonen. Weiterhin ist das so genannte Klonieren, dass heißt die Erzeugung von genetisch identischen Embryonen unter Strafe gestellt. Damit sind enge Grenzen abgesteckt, welche die Gewinnung von embryonalen Stammzellen des Menschen in Deutschland nicht zulassen. Ob wissenschaftliche Untersuchungen an menschlichen ES-Zellen aus den Vereinigten Staaten in bundesdeutschen Einrichtungen möglich wären, wird derzeit überprüft.
Aufgrund des langfristig zu erhoffenden Nutzens embryonaler Stammzellen für biomedizinische Anwendungen erscheint uns eine breite öffentliche Debatte mit Beteiligung aller einzubeziehenden gesellschaftlichen Gruppen dringend erforderlich. Unter Mitwirkung von Ärzten, Wissenschaftlern, Juristen, medizinethisch ausgewiesenen Experten und Politikern ist auf diesem diffizilen Gebiet durchaus eine einvernehmliche Lösung denkbar. Eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingesetzte Expertenkommission hat im März 1999 eine Stellungnahme zum Problemkreis humane embryonale Stammzellen abgefasst. Diese beinhaltet, dass Arbeiten mit humanen Stammzellen embryonaler Herkunft ein großes biomedizinisches Potenzial versprechen. Eine Novellierung beziehungsweise Anpassung des Embryonenschutzgesetzes erscheine derzeit jedoch nicht erforderlich. Die Expertengruppe empfiehlt, auf primordiale Keimzellen zurückzugreifen, da die Gewinnung menschlicher embryonaler Stammzellen durch das Embryonenschutzgesetz ausgeschlossen sei.
Dieses Votum wird möglicherweise einer Überarbeitung bedürfen. Im Hinblick auf Anwendungen in der Transplantationsmedizin werden Versuchsreihen an Zellen menschlicher Herkunft erforderlich sein. Es ist unklar, ob sie sich identisch verhalten wie murine embryonale Stammzellen. Bereits in naher Zukunft könnten die Methoden der Kernübertragung und -reprogrammierung neue Fragen von möglicher ethischer Brisanz aufwerfen. Auf der anderen Seite sollte die Sorge nicht außer acht bleiben, dass ein wichtiges biomedizinisches Entwicklungsfeld bundesdeutschen Arbeitsgruppen im Vergleich zu ihrer internationalen Konkurrenz verschlossen bleibt. Im Hinblick auf eine mögliche künftige Anwendung in der Transplantationsmedizin wäre diese Situation langfristig kaum akzeptabel. Ein Ausweichen auf primordiale Keimzellen erscheint derzeit nicht als zufriedenstellende Alternative. Da diese Zellen aus bereits mehreren Wochen alten Feten gewonnen werden, wäre eine solche Strategie mit erheblichen ethischen und praktischen Problemen verbunden. Darüber hinaus gibt es Hinweise, dass sich primordiale Keimzellen im Hinblick auf Genregulation und Differenzierung deutlich von anderen Stammzellen unterscheiden (6).
In zunehmendem Maße plädieren Wissenschaftler und Ärzte aus diesem Grund für eine neue gesetzliche Regelung, welche Arbeiten mit menschlichen ES-Zellen nach gründlicher Evaluation und unter streng kontrollierten Bedingungen möglich macht. Die positiven Erfahrungen mit Leitlinien für gentherapeutische Anwendungen könnten auch auf diese Fragestellung übertragen werden. Mit unserem Beitrag möchten wir auch das Interesse der ärztlichen Kolleginnen und Kollegen an einer solchen Regelung wecken.

Zitierweise dieses Beitrags:
Dt Ärztebl 2000; 97: A-1666–1673
[Heft 24]
Literatur
 1. Brüstle O, Spiro CA, Karram K et al.: In vitro-generated neural precursors participate in mammalian brain development. Proc Natl Acad Sci USA 1997; 94: 14809–14814.
 2. Brüstle O, Choudhary K, Karram K et al.: Chimeric brains generated by intraventricular transplantation of fetal human brain cells into embryonic rats. Nature Biotechnol 1998; 16: 1040–1044.
 3. Brüstle O, Jones KN, Learish RD et al.: Embryonic stem cell-derived glial precursors: A source of myelinating transplants. Science 1999; 285: 754–756.
 4. Brüstle, O: Building brains: neural chimeras in the study of nervous system development and repair. Brain Pathol 1999; 9: 527–545.
 5. Evans MJ, Kaufman MH: Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos. Nature 1981; 292: 154–156.
 6. Kato Y, Rideout WMr, Hilton K et al.: Developmental potential of mouse primordial germ cells. Development 1999; 126: 1823–1832.
 7. Keller G: In vitro differentiation of embryonic stem cells. Curr Opinion Cell Biol 1995; 7: 862–869.
 8. Martin GR: Isolation of a pluripotent cell line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by teratocarcinoma stem cells. Proc Natl Acad Sci USA 1981; 78: 7634–7638.
 9. Okabe S, Forsberg-Nilsson K, Spiro AC, Segal M, McKay RDG: Development of neuronal precursor cells and functional postmitotic neurons from embryonic stem cells in vitro. Mech Dev 1996; 59: 89–102.
10. Shamblott MJ, Axelman J, Wang S et al.: Derivation of pluripotent stem cells from cultured human primordial germ cells. Proc Natl Acad Sci USA 1998; 95: 13726–13731.
11. Smith AG, Heath JK, Donaldson DD et al.: Inhibition of pluripotential embryonic stem cell differentiation by purified polypeptides. Nature 1988; 336: 688–690.
12. Thomson JA, Itskovitz-Eldor J, Shapiro SS et al.: Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 1998; 282: 1145-1147.
13. Wilmut I, Schnieke AE, McWhir J, Kind AJ, Campbell KHS: Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature 1997; 385: 810–813.
Anschrift für die Verfasser
Prof. Dr. med. Otmar D. Wiestler
Dr. med. Oliver Brüstle
Institut für Neuropathologie
Universitätskliniken Bonn
Sigmund-Freud-Straße 25
53105 Bonn
E-Mail: neuropath@uni-bonn.de


Institut für Neuropathologie (Direktor: Prof. Dr. med. Otmar D. Wiestler) der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität, Bonn


Tabelle
Stammzelltransplantate in klinischer Erprobung
Gewebequelle Beispiel
Autologe Stammzellen Hämatopoetische Stammzellen, Leukämie,
aus dem erwachsenen Organismus seltene Erbleiden
Allogene Stammzellen Hämatopoetische Stammzellen, Leukämie
aus Nabelschnurblut
Allogene Stammzellen Mesenzephale Vorläuferzellen,
aus embryonalem Donorgewebe M. Parkinson
Xenogene Stammzellen Mesenzephale Vorläuferzellen (Schwein)
aus embryonalem Donorgewebe M. Parkinson


Alternative Methoden zur
Gewinnung von Stammzellen
- Wachstumsfaktor-vermittelte Expansion somatischer Stammzellen
- Onkogen-vermittelte Immortalisierung somatischer Stammzellen
- Gewinnung somatischer Stammzellen aus embryonalen Stammzellen


Schematische Darstellung der Gewinnung transplantationsfähiger neuraler Spenderzellen aus pluripotenten ES-Zellen. Einmal aus der inneren Zellmasse von Blastozysten angelegt, lassen sich ES-Zellen in Anwesenheit von Leukemia Inhibitory Factor (LIF) zu nahezu unbegrenzten Mengen vermehren. Durch Aggregation zu so genannten Embryoidkörperchen wird die Differenzierung der ES-Zellen eingeleitet. Die dabei entstehenden neuralen Vorläuferzellen werden dann in definierte Zellkulturmedien überführt. Mithilfe zelltypspezifischer Wachstumsfaktor-Kombinationen lassen sich spezialisierte Vorläuferzellen weiter vermehren. Diese können durch Wachstumsfaktorentzug in vitro zur Ausreifung gebracht und transplantiert werden.


Abbildung 1: Myelinbildung durch transplantierte von ES-Zellen abgeleitete gliale Vorläuferzellen. (A) Ein Längsschnitt durch das Rückenmark einer myelindefizienten Ratte zwei Wochen nach Transplantation zeigt zahlreiche neugebildete PLP-positive Markscheiden (braun). Die transplantierten myelinbildenden Zellen sind von der Implantationsstelle (Stern) ins Empfängergewebe eingewandert (Pfeile). Die stärkeren Vergrößerungen zeigen transplantierte Oligodendrozyten (B) und Astrozyten (C) im Detail.

Abbildung 2: Elektronenmikroskopische Aufnahme eines von ES-Zellen abgeleiteten Oligodendrozyten nach Transplantation in das Rückenmark einer myelindefizienten Ratte. Die Spenderzelle hat zahlreiche Markscheiden um benachbarte Nervenfasern gebildet. In starker Vergrößerung lässt sich ein regelrecht lamellierter Aufbau der Myelinscheiden erkennen (Detail).

Leserkommentare

E-Mail
Passwort

Registrieren

Um Artikel, Nachrichten oder Blogs kommentieren zu können, müssen Sie registriert sein. Sind sie bereits für den Newsletter oder den Stellenmarkt registriert, können Sie sich hier direkt anmelden.

Fachgebiet

Zum Artikel

Anzeige

Alle Leserbriefe zum Thema