Rohstoff Mensch - wissenschaft.de
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Rohstoff Mensch

Der Embryo wird zum Organspender. Stammzellen des Menschen können jetzt grenzenlos im Labor vermehrt werden – lebender Rohstoff für die Züchtung von Blutzellen, Nerven und bald vielleicht ganzen Organen. Voraussetzung dafür ist eine neue moralische Haltung zur Quelle der Zellen – zum Embryo. Eine wachsende Zahl von Wissenschaftlern sagt, es wäre unethisch, die medizinischen Chancen nicht zu nutzen.

Es ist seltsam gewöhnlich dort, wo das Leben beginnt. Am Eingang des modernen Mutterleibs hängt eine Klingel, und auf dem Schild steht „Professor Hescheler“. Jürgen Hescheler ist Direktor des Instituts für Neurophysiologie der Universität Köln und forscht an embryonalen Stammzellen von Mäusen. Diese Zellen werden kurz nach der Befruchtung aus dem Inneren eines frühen Embryos gewonnen. Im Gegensatz zu ausgereiften Zellen können aus ihnen noch alle Gewebe eines erwachsenen Tieres entstehen: Blut-, Nerven- oder Herzzellen.

Das Ziel von Hescheler ist es, Ersatz für kranke Organe aus Zellkulturen herzustellen. Den könnte man bei Bedarf transplantieren. Man könnte auch verschiedene Gewebe aus den Stammzellen ziehen, um an ihnen neue Medikamente zu testen. Das würde viele Tierversuche überflüssig machen, denn Mäuse sind immer noch die ersten Stellvertreter des Menschen bei der Erprobung neuer Arzneimittel.

Weil eine Maus aber nicht in jeder Beziehung wie ein Mensch reagiert, wäre es noch besser, die Medikamente und Methoden an Gewebe aus menschlichen Stammzellen erproben zu können. Das geht jetzt.

Der Durchbruch gelang den Forschern um Prof. James Thomson von der Universität Wisconsin. Sie kultivierten vor einem Jahr erstmals Stammzellen aus menschlichen Embryonen. Bald wird mit diesen das gleiche geschehen wie mit den Mäusestammzellen Heschelers: Eine Kultur aus den Zellen eines menschlichen Embryos wird sich auf viele Labors rund um die Erde verteilen, und überall werden Mediziner aus dieser Quelle menschliche Wunschgewebe züchten.

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In einem kleinen Labor etwas abseits der Universität Wisconsin taut ein Forscher – nennen wir ihn Joe Curious – menschliche Embryonen auf. Sie sind durch künstliche Befruchtung im Reagenzglas entstanden. Jeder Embryo steckt in einem Behälter mit Nährmedium, eingefroren in flüssigem Stickstoff bei minus 170 Grad. Kleine Konservendosen mit Lebenskeimen. Joe Curious holt die Behälter aus der Flasche, der Stickstoff tropft dampfend heraus und kocht auf dem Fußboden. 207 Grad trennen die Embryonen vom Leben. Joe stellt sie in ein 37 Grad warmes Wasserbec ken. So dauert das Auftauen nur ein paar Minuten.

In Amerika wird der Embryo nach einer künstlichen Befruchtung vor der Einpflanzung in den Mutterleib auf genetische Schäden wie etwa Trisomie 21 untersucht. „Präimplantationsdiagnostik“ nennt der Fachmann den Vorgang. Kinder mit drei statt zwei Chromosomen vom Typ 21 würden am Down-Syndrom (Mongoloismus) leiden. Da ist der gedankliche Schritt nicht groß, statt diese Embryonen zu vernichten, ihre Gendefekte schon in den Stammzellen zu beheben.

Noch aber ist dieser Schritt nicht möglich. Bisher wurde die Gentherapie nur an gewöhnlichen Körperzellen versucht, nicht aber an embryonalen Zellen. Und bis heute war keine Gentherapie erfolgreich. Für das Scheitern gibt es viele Gründe: Nur eine Zelle unter Tausenden nimmt das Genmaterial auf. Zudem lagert sich das künstliche Erbmaterial oft falsch in das Genom ein und zerstört damit intakte Gene. Oder es verschwindet nach wenigen Zellteilungen wieder.

Eine Gentherapie der Stammzellen wird in dem Moment bedeutsam, wenn es gelingen sollte, aus einzelnen Zellen wieder lebensfähige menschliche Embryonen herzustellen. „Bei dem biotechnologischen Fortschritt der letzten 20 Jahre kann ich mir das schon vorstellen“, sagt Prof. Lee Silver, Inhaber eines Lehrstuhles für Molekularbiologie an der Elite-Universität in Princeton, New Jersey. Er ist einer der Pioniere der Embryonenforschung.

Joe Curious braucht nicht auf die Uhr zu schauen. Ob zwei Minuten oder drei, das ist nicht so wichtig. Die Embryonen haben die 207 Grad bis hinein ins Leben zurückgelegt. Er überführt die Embryonen und das Nährmedium mit Zuc kerlösung und Antibiotika gegen Bakterienbefall in gläserne Schälchen. Die deckt er ab und stellt sie in den Brutschrank. Einige ältere muß er dazu beiseite rüc ken. So ein künstlicher Uterus füllt sich schnell, wenn nichts als eine Tür ihn von der Außenwelt trennt. Ein elektronischer Fühler regelt 37 Grad und fünf Prozent Kohlendioxid in der Umgebungsluft ein. Das Fruchtwasser ist rot, weil ein Indikator mit dieser Farbe den Körper-pH-Wert von 7,4 anzeigt. Fünf Tage reifen die Embryonen bis zur Blastozyste in einer Gebärmutter aus Stahl und einer Fruchtblase aus Glas, überwacht von einem elektronischen Nervensystem.

„Natürlich wird der Mensch in gewissem Sinne technisiert“, sagt Prof. Hans Mohr, Bioethiker an der Universität Freiburg. Aber das Anpassen einer Brille oder das Einsetzen eines Herzschrittmachers seien auch eine Technisierung. „Sicher“, gesteht Lee Silver zu, „die Menschen werden Fehler machen, so wie in den letzten 100 Jahren auch. Contergan ist ein bitteres Beispiel. Aber wenn niemand diese Risiken auf sich nehmen würde, wäre die Entwicklung vor 100 Jahren stehengeblieben.“

Es gibt keine Technik ohne Risiko. Das sagt auch Wolfgang van den Daele, Professor für Soziologie am Berliner Wissenschaftszentrum. „Politiker sollten aufhören, völlige Sicherheit zu verlangen. Wissenschaftler sollten aufhören, Technik als sicher darzustellen, und Journalisten sollten anfangen, Risiken zu vergleichen.“ Erst so könne im Einzelfall entschieden werden, welches Risiko man eingehen wolle.

Fünf Tage später. Joe Curious trägt die Schälchen zum Mikroskop. In der Nährflüssigkeit rollen die Blastozysten wie kleine Erbsen. Die kugeligen Zellhaufen bestehen aus einer Hülle von Nährzellen, darin eingebettet liegen die Stammzellen, aus denen sich die Organismen entwickeln. Nicht alle Blastozysten haben genug entwicklungsfähige Stammzellen. Joe sortiert die schlechten aus. Ein bißchen wie Aschenputtel, denkt er: Die guten ins Töpfchen. Um die inneren Zellen zu isolieren, muß er die äußere Zellschicht auflösen. Dafür legt er die Blastozysten in eine Antikörperlösung. Die Antikörper markieren die Nährzellen für abbauende Enzyme. Nach 30 Minuten gibt Joe die Enzymlösung dazu. Noch einmal 30 Minuten. Joe stellt seinen Wecker.

Werden die Stammzellen aus dem Embryo isoliert, verlieren sie ihre Fähigkeit, den ganzen Menschen zu bilden. „Verbrauchende Forschung“ nennt das der deutsche Gesetzestext und verbietet die Herstellung von Embryonen zu diesem Zweck. Aus ihnen können aber alle menschlichen Gewebe einzeln gezüchtet werden. Der Embryo wird zur Rohstoffquelle. Für viele Wissenschaftler ist er tatsächlich nichts weiter. Embryonen bestünden lediglich aus Zellen ohne Bewußtsein, menschliches Leben seien sie nicht, sagt zum Beispiel Lee Silver.

Das kann Prof. Dietmar Mieth, Theologe und Mitglied der Ethikkommission der Europäischen Union, nicht finden, „denn schon ihr Potential ordnet sie dem menschlichen Leben zu“. Silver widerspricht. „Ein Potential ist noch kein Mensch. Seit dem Klon-Schaf Dolly wissen wir, daß jede Körperzelle das Potential für einen gesamten Menschen hat. Wenn ich mich kratze, töte ich im Zweifelsfall nicht nur Hautzellen, sondern lauter potentielle Menschen.“

Beide streiten sich um den Zeitpunkt, wann menschliches Leben beginnt. Wann beginnt das Menschsein? Wann beginnt Leben? Leben ist wie eine Radierung: Wer will sagen, wo an den verschwommenen grauen Rändern die Zeichnung anfängt?

Diese Unsicherheit führt zu seltsamen Kompromissen. „Bei uns ist eine Abtreibung bis zum dritten Monat und als Ausnahme auch noch danach straffrei, die Forschung an wenige Tage alten menschlichen Embryonen aber ist verboten“, wundert sich der Freiburger Ethiker Hans Mohr. „Man sollte den frühen und den späten Embryo doch gleich bewerten.“

In Amerika ist die Forschung an Embryonen erlaubt und kann inzwischen sogar staatlich gefördert werden. Schließlich, sagt Jeffrey Jones aus Thomsons Forschergruppe pragmatisch, ginge auch im Mutterleib von Natur aus die Hälfte aller menschlichen Embryonen zugrunde.

Der Wecker klingelt. Die Hülle aus Nährzellen ist zersetzt, die Stammzellen schwimmen nackt in der Flüssigkeit. Joe Curious verteilt sie auf neue Schälchen. In ihnen hat er vorher einen Teppich aus Bindegewebszellen ausgelegt. Sie werden als Unterlage gebraucht, da sie der einzige Zelltyp sind, der auf Glas haftet. Außerdem verhindern sie, daß die Stammzellen ihrer Natur folgen und anfangen, sich zu bestimmten Geweben zu differenzieren. Zur Sicherheit gibt

Joe noch einen Hemmstoff hinzu. Feinheiten wie die Dicke der Unterlage aus Bindegewebszellen, das Material der Schälchen und die Zusammensetzung des Nährmediums hat Joe monatelang mit Stammzellen von Affen ausprobiert. Erst bei einer bestimmten Kombination aller Faktoren vermehren sich die Zellen, ohne zu differenzieren. Diese Kombination ist in jedem Labor anders – warum, weiß keiner.

Acht Monate vermehrte James Thomson die menschlichen Stammzellen, dann schrieb er seinen Forschungsbericht an die Fachzeitschrift Science. In den nächsten Monaten sah man ihn auf den Titelseiten amerikanischer Zeitschriften häufiger als in seinem Labor. Er hatte als erster Zellen aus einem menschlichen Embryo dauerhaft vermehrt und am Leben gehalten. Er hatte menschliche Zellen verfügbar gemacht – und gleichzeitig eine medizinische Hoffnung geweckt sowie eine Debatte über die ethische Verpflichtung entfacht.

Jürgen Hescheler in Köln war dennoch nicht überrascht, als er die Nachricht las: „Warum sollte, was wir seit Jahren mit Mäusen tun, beim Menschen nicht funktionieren?“ Das hätte auch in vier oder fünf Labors in Deutschland geschehen können, sagt er. Wie ähnlich beides ist, zeigt die Tatsache, daß Thomson die menschlichen Stammzellen auf Bindegewebsteppichen der Maus hatte wachsen lassen. Vieles, was in den letzten Jahren in Deutschland an Mäusezellen erforscht wurde, wird bald mit menschlichen Stammzellen ausprobiert werden, prophezeit Hescheler.

In einem kleinen Labor in Deutschland holt Hermann Neugierig Schälchen mit Stammzellen aus einem Brutschrank. Auch er hat vorher Embryonen aufgetaut, die Stammzellen herausgelöst und zur Vermehrung vorbereitet. Mit einem Unterschied: Er arbeitet mit Zellen einer Maus, nicht mit menschlichen. Er könnte es, aber das wäre gegen das Gesetz. Hermann schüttelt die Zellen in der Nährflüssigkeit vom Boden des Schälchens auf. Kleine Flüssigkeitströpfchen, die 400 oder 500 Zellen enthalten, nimmt er ab und hängt sie unter den Deckel eines neuen Schälchens. Dort hängen sie wie Kondenswassertropfen. In ihnen sinken die anfangs noch verteilt schwimmenden Stammzellen nach unten und lagern sich am Grund der Tropfen zu „embryoid bodies“ zusammen. Um sich zu bestimmten Zelltypen weiterentwikkeln zu können, braucht jede Einzelzelle den Kontakt zu anderen Zellen. Hermann stellt die Schälchen für zwei Tage zurück in den stählernen Uterus.

Seit einigen Jahren erforscht Jürgen Hescheler die Differenzierungsvorgänge in Zellen. Vor einigen Jahren gelang es ihm, Herzzellen von Mäusen zu züchten. Hescheler kann sich vorstellen, künftig mit der gleichen Methode – allerdings mit menschlichen Zellen – Infarktpatienten zu behandeln. „Ich habe Thomson bereits gefragt, ob er mir einige der menschlichen Stammzellen zur Verfügung stellen könnte“, sagt Jürgen Hescheler offen. Momentan versucht er, dopaminproduzierende Nervenzellen aus Stammzellen zu züchten. Gelänge das mit menschlichen Zellen, könnte man Parkinson-Patienten behandeln, die an einem Mangel des Gehirnbotenstoffs Dopamin leiden. In anderen Labors beschäftigen sich die Forscher mit Blutstammzellen. Damit könnten verschiedene Formen von Leukämie kuriert werden.

Stammzellen von Mäusen werden auch benutzt, um an ihnen Methoden für Medikamenten- und Giftstofftests zu entwickeln. Damit könnten zwar viele gesetzlich vorgeschriebene Tierversuche komplett ersetzt werden, aber menschliche Zellen würden verläßlichere Daten liefern. Ob Stammzellen von Menschen allerdings in Deutschland verwendet werden dürfen, ist noch nicht geklärt.

Jürgen Hescheler vertritt die Ansicht, es seien ja keine Embryonen mehr, sondern nur Zellen embryonalen Ursprungs. „Aber ein wenig spitzfindig ist das schon“, gibt er zu. Deswegen fände er es gut, wenn sich die deutsche Gesetzeslage bald ändern würde. Ansätze einer neuen Diskussion sind erkennbar (bild der wissenschaft 6/1999, „Embryonen sind nicht mehr tabu“).

Ganz ohne eigennützige Motive spricht auch Hescheler nicht darüber. Er befürchtet, die Amerikaner würden seine Erkenntnisse, die er an Mäusezellen gewonnen hat, auf die Arbeit mit menschlichen Stammzellen übertragen und dann patentieren lassen. Er müßte dann die Rechte an der Verwertung seiner eigenen Forschungsarbeit teuer zurückkaufen, wenn er selbst mit menschlichen Zellen arbeiten wollte.

„Im Lauf des nächsten Jahres werden amerikanische Forscher spezielle Zelltypen aus menschlichen Stammzellen herstellen“, ist Hescheler überzeugt. In Deutschland müsse man in spätestens fünf Jahren von Mäusezellen auf Menschenzellen umsteigen. „Es wäre eine Verletzung des medizinischen Eides, würde man jetzt aufhören zu forschen“, meint Hans Mohr. Er hebt seine Hand: „Sehen sie, ich habe Arthrose. Könnte man aus Stammzellen menschliches Knorpelgewebe herstellen, würde ich mich freuen.“ Er kenne keinen Betroffenen, der nicht auf diese Möglichkeit hofft.

Hermann Neugierig schaut in den Brutschrank. Die Stammzellen haben sich zusammengelagert. Er spült die Tropfen vom Deckel in die Schale. Fünf Tage läßt er sie in der Flüssigkeit wachsen, dann setzt er jeden Zellhaufen in eine eigene kleine Schale und stellt sie für zwei Tage zurück in den Brutschrank. Jetzt beginnen sich die verschiedenen Zelltypen herauszubilden.

Zwischen einer Stammzelltherapie und einer Transplantation besteht kein großer Unterschied. Auch aus Stammzellen hergestelltes Gewebe löst bei fremden Patienten eine Immunreaktion aus. Prof. Davor Solter, Direktor des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie in Freiburg, schlägt deshalb vor, „für jeden Menschen eine Reserve von eigenen Stammzellen herzustellen“. Aktuelle Versuche in den USA, unter anderem von der Biotech-Firma Advanced Cell Technology, haben gezeigt, daß es geht.

Skeptisch beurteilt Solter aber die Möglichkeit, eines Tages ganze Organe samt Blutgefäßen und Nerven aus den Zellen wachsen zu lassen: „Eine dreidimensionale Organisation im Labor zu erzeugen ist hoffnungslos.“ Zwar gelang es schon, Haut aus Stammzellen zu ziehen, aber nur, „weil die Haut eine einfache, flächige Organisation hat und von sich aus sehr regenerationsfähig ist“, sagt Nancy Parenteau von der Biotechfirma Organogenesis aus Masschusetts. Trotzdem kann sie sich vorstellen, daß dies die Grundlage für die Herstellung weiterer Organe ist (bild der wissenschaft 5/1998, „Die Herausforderung“). Ein großes Problem ist noch, daß „viele Wachstumsprozesse nur zu bestimmten Zeiten während der Entwicklung des Embryos möglich zu sein scheinen“. In diese Entwicklungsuhr müßte man eingreifen können. „Aber was in den neun Monaten zwischen Befruchtung und Geburt abläuft, ist auch für Forscher immer noch ein Wunder.“

Ein paar Tage später stellt Hermann Neugierig die Schälchen unter das Mikroskop. In gleichmäßigem Takt zuk ken darin Herzmuskelzellen. Hermann fühlt seinen eigenen Puls und denkt: Schlägt beides gleich. Das ist wohl der Rhythmus des Lebens.

Wörterbuch der Menschwerdung

Blastozyste: Embryo am fünften Tag nach der Befruchtung. Zu diesem Zeitpunkt sieht er aus wie ein Ball mit einer äußeren Zellschicht, dem Trophoblasten, und einer inneren Zellmasse, den embryonalen Stammzellen.

Embryonale Stammzellen (ES): Zellen aus dem Inneren eines frühen Embryos, aus denen sich nahezu alle Gewebe und Organe des Menschen entwickeln.

Trophoblast: Äußere Zellschicht der Blastozyste. Die Trophoblasten ernähren die embryonalen Stammzellen, indem sie den Kontakt zur Schleimhaut der Gebärmutter herstellen.

Totipotenz (lateinisch „zu allem fähig“): Totipotente Zellen können jeden Zelltyp eines Lebewesens bilden. Totipotent ist beispielsweise die befruchtete Eizelle, bei der die Entwicklung beginnt. Die entstehenden Zellen spezialisieren sich zusehends und verlieren dabei immer mehr von der Fähigkeit, verschiedene Zelltypen zu bilden.

Pluripotenz (lateinisch „zu vielem fähig“): Pluripotente Zellen können noch viele, aber nicht mehr alle Zelltypen eines Lebewesens bilden. Pluripotent sind zum Beispiel die embryonalen Stammzellen. Im Laufe ihrer Differenzierung werden ihre Entwicklungsmöglichkeiten zunehmend eingeschränkt.

Robert Thielicke

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