Der lange Weg in die Klinik |
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18.02.2015 09:54 Uhr |
Von Christina Hohmann-Jeddi, Frankfurt am Main / Sie galten lange Zeit als Hoffnungsträger, mit denen große Erwartungen verbunden waren: die Stammzellen. 17 Jahre nach ihrer Erstbeschreibung kommen nun erste Stammzell-basierte Therapien in die Klinik. Vom aktuellen Stand der Forschung und neuen Ansätzen wurde auf einem Symposium in Frankfurt am Main berichtet.
1998 gelang es dem US-amerikanischem Forscher James Thomson erstmals, eine Zelllinie aus menschlichen embryonalen Stammzellen zu etablieren, und er markierte damit den Beginn der Stammzellforschung. Seitdem werden große medizinische Hoffnungen auf die totipotenten Zellen gesetzt, die sich in verschiedenste Zellarten entwickeln können.
Denn während einige Organe des menschlichen Körpers wie die Haut, Leber und das Knochenmark noch im Erwachsenenalter Stammzellen besitzen und somit regenerationsfähig sind, haben andere wichtige Organe wie Herz, Gehirn und Pankreas diese Fähigkeit nicht, sagte der Stammzellforscher Professor Dr. Oliver Brüstle vom Uniklinikum Bonn. Er berichtete auf dem von der EKHN- Stiftung der evangelischen Kirche ausgerichteten Symposium »Der erneuerbare Mensch« von aktuellen Forschungsrichtungen.
Ersatzgewebe schaffen
Eines der Ziele der Stammzellforschung sei, Ersatzzellen oder -gewebe für diese Organe herzustellen. So ist es Forschern mittlerweile gelungen, primitive organoide Strukturen wie Teile der Großhirnrinde oder Augenanlagen aus Stammzellen in der Petrischale zu bilden, berichtete Brüstle. Zudem ist es möglich, durch Zugabe von verschiedenen Signalmolekülen die Ausreifung von humanen embryonalen Stammzellen (hESC) in verschiedene Zelltypen gezielt zu steuern. Neben der Zelltherapie haben die Techniken auch großes Potenzial für die Krankheitsforschung und die Wirkstoffentwicklung.
Wünschenswert seien in mehrerer Hinsicht autologe, also vom Patienten stammende Zellen, erklärte Brüstle. Diese sind mittlerweile in Form der sogenannten ipS-Zellen verfügbar. Diese induzierten pluripotenten Stammzellen sind Gewebezellen, die durch Einschleusen von vier Genen auf einen frühen Zustand der Embryonalentwicklung zurückversetzt, also zu Stammzellen reprogrammiert werden. »Sie sind in der Lage, alle Zelltypen des menschlichen Körpers herzustellen«, sagte der Forscher. Dies sei hilfreich für die Krankheitsforschung, da eine Reihe von Erkrankungen des Menschen wie Alzheimer oder Parkinson nicht bei Tieren vorkommt und ihre Pathogenese daher schlecht zu untersuchen ist. »Mit den ipS-Zellen ist es nun möglich, diese Erkrankungen quasi nachzubilden«, so Brüstle. Als Beispiel nannte er die Machado-Joseph-Erkrankung, eine erbliche neurodegenerative Krankheit. Mithilfe von ipS-Zellen von Patienten könne man die Krankheitsprozesse darstellen und untersuchen und somit Targets für die Arzneistoffentwicklung identifizieren.
Einsatz in der Wirkstofftestung
Möglichkeiten bieten die ipS-Zellen aber auch für die Testung von Wirkstoffen: An aus ipS-Zellen von Patienten stammenden Zellen und Geweben kann die Wirksamkeit und Sicherheit von Substanzen untersucht werden. Wie hilfreich dies sein kann, zeigte Brüstle anhand des Wirkstoffs Indometacin bei Alzheimer-Patienten. In Tierversuchen und Zelluntersuchungen hatte sich gezeigt, dass bestimmte NSAR wie Indometacin die γ-Sekretase beeinflussen und die Menge des schädlichen β-Amyloids senken können. Doch die darauf folgenden klinischen Studien fielen alle negativ aus, berichtete Brüstle. Um zu testen, ob dieses Ergebnis mithilfe von ipS-Zellen hätte vorhergesagt werden können, stellte seine Arbeitsgruppe aus Hautzellen von Patienten mit einer familiären Form der Alzheimer-Erkrankung ipS-Zellen her und ließ diese in Neuronen ausdifferenzieren. An diesen und an Nervenzellen aus ipS-Zellen von Gesunden als Kontrolle testete die Arbeitsgruppe die Wirkung von Indometacin. In beiden zeigte die Substanz keinen Effekt, berichteten die Forscher 2013 im Fachjournal »Stem Cell Reports« (DOI: 10.1016/j.stemcr.2013.10.011). »Die Neuronen ließen sich nicht beeindrucken, andere Zellarten schon«, berichtete Brüstle. An ihren Zielzellen im Organismus, humanen Neuronen, war der Wirkstoff in der präklinischen Entwicklung nie getestet worden. Laut Brüstle ließe sich die Aussagekraft von präklinischen Untersuchungen durch die Verwendung von ipS-Zellen deutlich verbessern.
»IpS-Zellen herzustellen, ist mittlerweile Routine geworden«, sagte der Stammzellforscher. Zurzeit baut die Universitätsklinik Bonn zusammen mit der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen eine automatisierte Produktionsstraße für diese Zellen auf. Einsetzbar wären diese zum Beispiel zur Gewinnung von Neuronen für die Therapie von neurodegenerativen Erkrankungen. Bislang sind Transplantationen von aus ipS-Zellen gewonnen Nervenzellen allerdings noch auf Tierversuchsniveau. Ob sie bei Erkrankungen wie Alzheimer jemals erfolgreich sein werden, sei schlecht abzusehen. Denn hier müsse der Ausfall vieler Neuronen kompensiert werden, die nicht nur überleben, sondern sich auch mit vielen tausend anderen Neuronen verschalten müssen. Etwas weiter ist man bei der Parkinson-Erkrankung. Hier seien in Japan zwei klinische Studien in Vorbereitung.
Die erste klinische Studie, bei der humane embryonale Stammzellen zum Einsatz kamen, führte Steven Schwartz von der University of California in Los Angeles durch. Insgesamt 18 Patienten mit altersbedingter Makuladegeneration oder Morbus Stargardt, einer seltenen juvenilen Makuladystrophie, erhielten Transplantate von aus hESC gewonnenen retinalen Pigmentepithelzellen. Die Sehfunktion verbesserte sich bei der Hälfte der Patienten, die transplantierten Zellen überlebten und lösten keine Tumoren aus, berichteten die Forscher um Schwartz vergangenen Oktober im Fachjournal »The Lancet« (DOI: 10.1016/S0140-6736(14)61820-1). In Japan begann im September 2014 eine klinische Studie zur gleichen Indikation: Hier wurden die retinalen Pigmentepithelzellen allerdings aus ipS-Zellen der Patienten gewonnen.
Akzeptabler Zeitrahmen
»Siebzehn Jahre nach der ersten Etablierung von Stammzelllinien erste klinische Studien zu starten – das ist ein akzeptabler Zeitrahmen«, sagte Brüstle. »Für Pessimismus besteht kein Grund.« In drei bis vier Jahren dürften die Ergebnisse der Untersuchungen vorliegen. Noch etwas länger dürfte es dauern, bis die neueste Technik in der Klinik erprobt wird: die direkte Konversion. Hierbei werden ausdifferenzierte Zellen wie Hautzellen direkt in einen anderen Zelltyp wie Neuronen umprogrammiert. »Diese Technik steckt allerdings noch in den Kinderschuhen«, sagte Brüstle.
In Bezug auf die deutsche Gesetzgebung, die die Forschung an hESC erschwert, sagte Brüstle, dass sich der Nachteil für die deutschen Forscher durch die Entwicklung der ipS-Zellen relativiert habe. In seinem Labor würde zu 20 Prozent mit humanen embryonalen Stammzellen und zu 80 Prozent mit ipS-Zellen geforscht. Er geht davon aus, dass sobald Stammzell-basierte Therapien zur Verfügung stehen, Deutschland die Gesetzgebung so anpassen werde, dass sie auch hierzulande eingesetzt werden können. »Wir werden von der Realität eingeholt werden.« /
