Stammzellgewinnung Virenfreie Multitalente

Forscher verwandeln erstmals Hautzellen ohne Hilfe von Viren in Alleskönner. Die neue Methode könnte ein Meilenstein sein auf dem Weg zu einer sicheren Stammzelltherapie

© Keisuke Kaji

Diesem Mäuseembryo setzten die Forscher verjüngte Hautzellen ein. Die reprogrammierten Zellen integrierten sich und unterstützten die Bildung verschiedenster Organe

Manchmal überschlagen sich auch in der Wissenschaft innerhalb kurzer Zeit die Ereignisse. Es ist gerade einmal einen Monat her, da verkündete der deutsche Stammzellforscher Hans Schöler einen wichtigen Fortschritt in der Gewinnung sicherer und ethisch unbedenklicher Stammzellen. Ihm und seinem Team vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster war es gelungen, das Rezept zur Herstellung von iPS zu vereinfachen. Die drei Buchstaben stehen für "induzierte pluripotente Stammzellen" – künstlich verjüngte Zellen, die das Potenzial haben sollen, sich in jegliches Gewebe zu entwickeln.

In den iPS liegt die Hoffnung vieler Stammzellforscher. Sie entstehen, wenn ausgereifte und somit erwachsene Zellen so programmiert werden, dass sie sich zurück in einen embryonalen Zustand verwandeln. Die Alleskönner sind deswegen so begehrt, da sie zwei große Probleme lösen: Um sie zu gewinnen, muss kein Embryo sterben, und aus den iPS gezüchtetes Gewebe würde vom Körper eines Patienten, der damit behandelt wird, nicht abgestoßen werden. Denn das Gewebe wäre genetisch identisch mit den ursprünglichen erwachsenen Zellen.

Herzinfarktpatienten, Querschnittgelähmten und Alzheimerkranken könnte so eines Tages geholfen werden, denn bei ihren Leiden stirbt Gewebe ab, das womöglich aus reprogrammierten iPS nachgezüchtet werden könnte.

Jetzt haben britische und kanadische Forscher eine komplett neue Methode gefunden, iPS herzustellen: "Unser Weg ist hocheffizient und sicher", sagt Andras Nagy vom Mount Sinai Hospital in Toronto. "Die neu erschaffenen Zellen umgehen das Risiko, von der Immunabwehr des Körpers abgestoßen zu werden." Zusammen mit seinen Kollegen von der Universität in Edinburgh schreibt Nagy in einer von zwei Studien in der Online-Ausgabe des Magazins Nature , wie sie Hautzellen von Mäusen und auch Menschen verjüngten.

Bislang war es notwendig, vier Gene mithilfe eines Virus in die ausgewachsene Zelle einzuschleusen, um sie in Alleskönnern zu verwandeln. 2006 gelang es japanischen Forschern erstmals, die Gene namens c-Myc, Klf4, Oct4 und Sox2 in das Erbgut einer Maus-Hautzelle einzubauen. Allerdings gelten Klf4 und c-Myc als klassische Krebsgene. In Tierversuchen lösten sie häufig Tumore aus, nachdem sie künstlich in die Zelle eingebracht wurden.

Schöler und sein Team schafften es mit ihrer kürzlich vorgestellten Methode bei ausgewachsen Hirnzellen von Mäusen mit nur einem Gen, die Zeit zurückzudrehen. Zwar nutzen sie kein Krebsgen dafür, doch immer noch die riskante Fähre, mit der die Gene in die Zelle gelangen. Denn durch die Viren ist die Gefahr immer noch erhöht, dass sich aus den iPS Krebs bildet.

Beide Gesundheitsrisiken – Krebsgene und Viren – scheinen nun ausgeräumt: Statt der Viren nutzten die Forscher ein Stück Erbmaterial namens piggyBAC als Genfähre. In diesen Plasmid genannten DNS-Abschnitt bauten die Forscher die vier Gene ein, die die Verjüngungskur in erwachsenen Zellen auslösen. Der Trick daran: Nach der Verwandlung der Zelle konnten die Forscher das künstlich eingebrachte Genmaterial wieder vollkommen entfernen.

"Niemand hat das für möglich gehalten, auch ich nicht", sagt Keisuke Kajil vom Zentrum für Regenerative Medizin an der Universität in Edinburgh. "Jetzt ist es möglich, nicht nur die eingebrachten Gene zu entfernen, sondern auch jegliche Spuren unserer genetischen Veränderungen in den iPS."

Es sei ein Schritt zur praktischen Anwendung reprogrammierter Zellen in der Medizin, der es möglicherweise überflüssig mache, menschliche Embryonen als Stammzell-Quelle zu nutzen. Auch Kajils Kollege Nagy ist von der neuen Methode überzeugt: "Wir hoffen, dass diese Zellen die Grundlage bilden, um viele bislang als unheilbar geltende Krankheiten zu behandeln." Mediziner hoffen, künftig Gewebe züchten zu können, dass etwa zerstörte Nerven- und Hirnzellen von Parkinson- und Alzheimerpatienten ersetzen könnte. Darüber hinaus könnten die Stammzellen genutzt werden, um neue Medikamente an ihnen zu testen.

Dies wird allerdings frühestens in ein paar Jahren möglich sein. "Es wird weiterhin Zeit brauchen, bevor Patienten induzierte pluripotente Zellen gegeben werden können," sagte Sir Ian Wilmut, der Schöpfer des Klon-Schafs Dolly zu den neuen Erkenntnissen. Noch fehle eine Methode, um aus diesen Stammzellen gezielt die gewünschten Zelltypen zu machen. Der Forscher arbeitet ebenfalls an der Universität Edinburgh.

Sein Kollege Robin Lovell-Badge vom britischen Institut für Medizinforschung warnte davor, die Forschung an embryonalen Stammzellen wegen der vielversprechenden Methode zur Reprogrammierung adulter Zellen jetzt zu vernachlässigen: "Es gibt noch vieles, das wir über die Identität und die Eigenschaften dieser Zellen lernen müssen." Dies sei entscheidend, denn ohne embryonale Stammzellen zum Vergleich könne niemand sagen, ob iPS nützlich seien.

Dennoch geben sich viele Stammzellforscher zuversichtlich, allen voran Wilmut: "Die Versprechen der regenerativen Medizin könnten schon bald eingelöst werden."