Der Griff nach den Genen

Wissenschaft im Grenzbereich

1998 gelingt es amerikanischen Forschern erstmals, auch aus menschlichen Embryonen pluripotente Stammzellen zu isolieren und durch Zugabe bestimmter Substanzen zum Nährmedium ihre weitere Ausdifferenzierung in Laborkultur zu verhindern. Über einen längeren Zeitraum hinweg kann ihre Pluripotenz, also ihre Fähigkeit sich in eine Vielzahl von Zelltypen weiterzuentwickeln, erhalten werden. Diese Ergebnisse nähren die Hoffnung, dass es gelingen könnte, beschädigte Organe und Gewebe mit Hilfe von Stammzellen zu ersetzen und somit Krankheiten wie Schlaganfall, Parkinson, Alzheimer, Osteoporose, Herzinfarkt oder Diabetes zu behandeln. Die Parkinson-Krankheit beispielsweise äußert sich in einem fortschreitenden Verlust der Nervenzellen, die den für die Signalübertragung wichtigen Botenstoff Dopamin produzieren. Aus embryonalen Stammzellen der Maus konnten Forscher Dopamin produzierende Nervenzellen gewinnen und im Tierversuch zur Therapie von Parkinson einsetzen. Die Frage ist, ob sich derartige Resultate auch beim Menschen erzielen lassen.

Bisher wird weltweit nur in einer Hand voll von Labors an menschlichen embryonalen Stammzellen geforscht. Entsprechend wenig Befunde gibt es. Menschliche embryonale Stammzellen sind jedoch – das hat sich bereits gezeigt – schwieriger zu handhaben als Maus-Stammzellen. Forscher der Harvard University haben menschliche embryonale Stammzellen zwar dazugebracht, sich in verschiedene Zelltypen zu entwickeln, diese mischen sich aber innerhalb einer Population. Für eine zuverlässige Zelltherapie müssten zunächst einmal Bedingungen gefunden werden, unter denen sich Zellpopulationen eines einzigen Typs herstellen lassen.

Außerdem bergen embryonale Stammzellen die Gefahr, zu einem, wenn auch gutartigen, Tumor auszuarten. Durch „Zellsortier-Verfahren“ sollte es jedoch möglich sein, jene Zellen aus dem Gemisch zu isolieren, die bereits soweit differenziert sind, dass sie nicht mehr entarten können. Darüber hinaus sind bei einer Transplantation Abstoßungsreaktionen zu erwarten, da die Zellen nicht vom Patienten selber stammen. Pharmakologische Substanzen, die die körpereigene Immunabwehr unterdrücken, so genannte Immunsuppressiva, lassen sich vielleicht einsetzen, aber sie machen den Transplantationspatienten auch anfälliger für Infektionskrankheiten und Krebs. Der Bedarf an Grundlagenforschung ist also noch enorm groß.

Geklonter Nachwuchs

Beim somatischen Zellkerntransfer (hier mit Zellen von der Maus) injizieren die Forscher den Kern einer Körperzelle in eine Eizelle, die sich danach zu klonalen Mausembryonen weiterentwickelt. Bild vergrößern
Beim somatischen Zellkerntransfer (hier mit Zellen von der Maus) injizieren die Forscher den Kern einer Körperzelle in eine Eizelle, die sich danach zu klonalen Mausembryonen weiterentwickelt.

Doch genau an diesem Punkt – einer Ausweitung der Forschung mit menschlichen embryonalen Stammzellen – hat sich eine heftige Debatte entzündet. Ethisch umstritten ist vor allem die Herstellung der Zellen. Menschliche embryonale Stammzellen werden derzeit aus überzähligen Embryonen gewonnen, die im Rahmen von künstlichen Befruchtungen entstanden sind. Aus dem Gewebe abgetriebener Föten lassen sich ebenfalls pluripotente Zellen, die primordialen Keimzellen, gewinnen. Sie sind aber nicht in allen ihren Eigenschaften gleichwertig mit embryonalen Stammzellen.

Ein weiterer Weg, um zu embryonalen Stammzellen zu kommen, besteht im so genannten Zellkerntransfer. Dieses Verfahren dokumentiert zugleich das Prinzip des therapeutischen Klonens. Dabei wird der Kern einer vom Patienten stammenden normalen Körperzelle in eine zuvor entkernte Eizelle gebracht. Diese Zelle beginnt sich zu teilen und wächst zu einer Blastozyste, die man in Gewebekultur nimmt. Die auswachsenden embryonalen Stammzellen werden anschließend dazu gebracht, bestimmte Zelltypen, also etwa Muskel- oder Nervenzellen, zu entwickeln. Da diese Zellen und Gewebe mit dem Patienten identisch sind, sollten sie bei einer anschließenden Transplantation nicht abgestoßen werden. Das wäre der große Vorteil dieses Verfahrens.

Wird der durch Kerntransfer erzeugte Embryo in einen mütterlichen Organismus implantiert – wie im Fall Dolly, dem wohl berühmtesten Schaf der Welt – so sprechen die Forscher vom reproduktiven Klonen. Das wissenschaftlich Revolutionäre an Dolly war der Nachweis, dass das Zytoplasma einer Eizelle den Kern einer Körperzelle so „umzuprogrammieren“ vermag, dass dieser wieder Totipotenz erlangt. Um Dolly zu erzeugen, übertrugen die Wissenschaftler aus Edinburgh Kerne aus den Euterzellen eines Spendertieres in 277 Eizellen. Daraus entstanden 29 Embryonen, von denen schließlich ein einziger, Dolly, überlebte. Die große Mehrzahl der Zellklone starb frühzeitig ab oder zeigte erhebliche Wachstumsanormalitäten. Um therapeutisches Klonen tatsächlich einsatzfähig zu machen, müsste die Effizienz dieses Zellkern-Transfers erheblich gesteigert werden.

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