Von Hautzellen zu vielseitigen Alleskönnern
Forscher entwickeln neuen Ansatz für die Herstellung maßgeschneiderter embryonaler Stammzellen
Wissenschaftler sind dem Ziel einen großen Schritt nähergekommen, maßgeschneiderte embryonale Stammzellen ohne das Abtöten von Embryonen zu erzeugen: Es gelang ihnen, bereits spezialisierte Hautzellen von Mäusen so umzuprogrammieren, dass sie nicht mehr von embryonalen Stammzellen unterscheidbar waren. Nötig war dazu lediglich das Einschleusen von vier Genen und ein ausgeklügeltes Auswahlverfahren der Zellen, berichten drei Forschergruppen um Shinya Yamanaka aus Kyoto, Rudolf Jaenisch vom MIT und Konrad Hochedlinger aus Harvard in den Fachzeitschriften Nature und Cell Stem Cell. Ob sich dieses Verfahren jedoch jemals auf menschliche Zellen übertragen lassen wird, sei heute noch völlig offen, warnen alle Teams übereinstimmend vor verfrühten Hoffnungen.
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Den Grundstein für die neue Methode hatten Yamanaka und seine Kollegen bereits im vergangenen Jahr gelegt: Damals entdeckten sie, dass Hautzellen viele Eigenschaften embryonaler Stammzellen annehmen, wenn mithilfe eines Virus die vier Gene Oct4, Sox2, c-Myc und Klf4 in ihr Erbgut eingebaut werden. Allerdings schien die Umprogrammierung nicht vollständig verlaufen zu sein, denn die entstehenden Zellen waren anschließend nicht in der Lage, sich in jede Art von Körpergewebe zu verwandeln und unterschieden sich auch im Muster ihrer Genaktivitäten von echten embryonalen Stammzellen.
In den neuen Studien schleusten die Teams zwar die gleichen Gene in die Hautzellen, veränderten jedoch die Auswahlkriterien für die Zellen: Sie kultivierten ausschließlich diejenigen weiter, bei denen Oct4 und ein weiteres, für die Vielseitigkeit der Zellen unerlässliches Gen namens Nanog nachweisbar waren. Die so erzeugten Zellen ließen sich trotz intensiver Tests nicht mehr von echten embryonalen Stammzellen unterscheiden, berichten die Forscher. Selbst die problematische epigenetische Programmierung, also das Muster von an die DNA angebauten chemischen Schaltern, war praktisch identisch.
Außerdem waren die Zellen in der Lage, nach einer Injektion in einen sich entwickelnden Embryo jedes Körpergewebe zu bilden und wurden sogar an die nächste Generation Mäuse weitergegeben. Sollte die Methode tatsächlich irgendwann einmal bei menschlichen Zellen funktionieren, könnten auf diese Weise bei Bedarf für jeden Menschen embryonale Stammzellen hergestellt werden, die sein eigenes Erbgut tragen und daher nicht vom Körper abgestoßen werden – ein Problem, das neben den ethischen Bedenken bislang die größte Hürde für einen potenziellen therapeutischen Einsatz der vielseitigen Zellen darstellt.
Bevor jedoch überhaupt darüber nachgedacht werden könne, die Methode für menschliche Zellen zu verändern, müssten noch einige technische Fragen geklärt werden, schreiben die Wissenschaftler. So sei es beispielsweise nicht unproblematisch, mit Viren infizierte Zellen in einen lebenden Organismus zu bringen, da sich daraus häufig Tumoren entwickeln.
Ebenfalls in "Nature" stellt ein anderes Team von Harvard-Wissenschaftlern parallel zu dieser Umprogrammierung eine neue Variante des therapeutischen Klonens vor, mit der ebenfalls maßgeschneiderte embryonale Stammzellen erzeugt werden können: Statt wie bisher unbefruchtete Eizellen zu verwenden, deren Kern durch den einer Körperzelle ersetzt wird, schleusten die Wissenschaftler das Erbgut der Körperzellen in befruchtete Eizellen ein. Ihren Angaben zufolge könnte diese Technik, sollte sie jemals bei menschlichen Zellen funktionieren, statt mit den nur in geringen Mengen zur Verfügung stehenden Eizellen mit überschüssigen Embryonen von künstlichen Befruchtungen durchgeführt werden. Da diese Embryonen jedoch ebenfalls für die Zellgewinnung abgetötet werden müssten, wären die ethischen Bedenken die gleichen wie bei der herkömmlichen Variante.
Keisuke Okita (Kyoto University) et al.: Nature, Online-Vorabveröffentlichung, DOI 10.1038/nature05934
Marius Wernig (MIT) et al.: Nature, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1038/nature05944
Nimet Maherali (Harvard University) et al.: Cell Stem Cell, Bd. 1, S. 55
Dieter Egli (Harvard University) et al.: Nature, Bd. 447, S. 679
ddp/wissenschaft.de – Ilka Lehnen-Beyel
