Der Griff nach den Genen

Ein Ausweg aus dem Ethik-Dilemma

Auf einer Briefmarke feierte Korea den Durchbruch seiner Stammzelllforscher. Doch die Ergebnisse waren gefälscht. Tatsächlich ist es bis heute nicht gelungen, maßgeschneiderte menschliche Stammzelllinien herzustellen. Bild vergrößern
Auf einer Briefmarke feierte Korea den Durchbruch seiner Stammzelllforscher. Doch die Ergebnisse waren gefälscht. Tatsächlich ist es bis heute nicht gelungen, maßgeschneiderte menschliche Stammzelllinien herzustellen.

Vor allem deutsche Wissenschaftler konzentrierten sich zu Beginn dieses Jahrzehnts auf adulte Stammzellen, die sich aus verschiedenen Quellen des ausgewachsenen Körpers gewinnen lassen. Doch eine komplette Umprogrammierung beispielsweise von Knochenmarkszellen in Herz- oder Skelettmuskelzellen konnten die Forscher um Thomas Braun vom Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim nicht beobachten.

Dem Japaner Shinya Yamanaka von der Universität Kyoto gelang 2006 das Kunststück, Körperzellen - in diesem Fall Hautzellen einer Maus - so umzuprogrammieren, dass sie sich wie embryonale Stammzellen verhielten. Damit fiel ein hundert Jahre altes Dogma der Biologie, dass keine spezialisierte Zelle je wieder etwas anderes werden könne als sie ist. Um die begehrten Multitalente zu erzeugen, hatte das Team um Yamanaka mithilfe von Viren aktive Zusatzkopien von lediglich vier normalerweise abgeschalteten Genen in die Zellen eingeschleust. Eine detektivische Meisterleistung. Schließlich wusste bis dahin niemand, ob und wenn ja mit welchen Faktoren sich eine Zelle überhaupt reprogrammieren lässt. Allein Yamanaka und seine Kollegen hatten 24 Kandidaten in allen erdenklichen Kombinationen getestet, bis sie die entscheidenden Faktoren - die Gene Oct4, Sox2, c-Myc und Kfl4 - dingfest gemacht hatten.

2009 gelang dann dem Team um Hans Schöler, Direktor am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster, der große Coup: Die Forschern schafften es, adulte Stammzellen aus dem Gehirn von Mäusen durch Zufügen eines einzigen Faktors, des Oct4, in sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) umzuwandeln - sie brauchten lediglich etwas mehr Geduld bis der Prozess der Reprogrammierung abgeschlossen war. Oct 4 scheint dabei eine Schlüsselrolle zu spielen: „Das Gen ist in allen Zellen aktiv, die das Leben von einer Generation in die nächste tragen und damit quasi unsterblich sind", sagt Schöler. Offenbar regulieren sich Oct4, Sox2 und die anderen beteiligten Gene bzw. Proteine gegenseitig - wie genau, das bleibt einstweilen jedoch ein Geheimnis.

Ungeachtet dessen wird die Reprogrammierungs-Technik in rasantem Tempo praxisfreundlicher. So gelang es dem Max-Planck-Team zusammen mit kalifornischen Wissenschaftlern, Zellen ohne Viren und deren genetische Reprogrammierungs-Fracht in iPS-Zellen zu verwandeln. Stattdessen schleusten die Wissenschaftler die entsprechenden Proteine direkt in die Hautzellen von Mäusen ein. Das ist nicht trivial, denn zumindest im molekularen Maßstab sind Proteine extrem groß. Doch ein Trick half: Die Wissenschaftler koppelten eine kleine Kette aus Bausteinen der Aminosäure Arginin an die zuvor eigens in Bakterien hergestellten Proteine. Dieses molekulare „Ticket" erleichtert deren Eintritt in die Zellen. Die Zugabe der Proteine birgt nach heutigen Kenntnissen kein Risiko - auch weil sie im Inneren der Zelle recht schnell abgebaut werden. „piPS-Zellen" haben die Forscher ihre neuen Kreationen getauft: Protein induzierte pluripotente Stammzellen.

Vor dem Hintergrund einer therapeutischen Anwendung am Menschen scheint damit eines der Kernprobleme der Zell-Reprogrammierung gelöst. „Wir haben jetzt den Fuß in der Tür, aber die Methode muss noch wesentlich effizienter werden", betont Hans Schöler. Die Hoffnung der Forscher ist, Patienten mit Herzinfarkt, Diabetes, Parkinson oder anderen Erkrankungen eines Tages Zellen zu entnehmen, sie zu iPS-Zellen umzuprogrammieren, die iPS-Zellen wiederum in die gewünschten Zelltypen umzuwandeln und das kranke oder verletzte Gewebe durch die frischen und vitalen Zellen zu ersetzen. Das wäre die ideale Lösung, die rein technisch gesehen zumindest langfristig nicht mehr utopisch erscheint und auch die Stammzelldiskussion entschärft. Damit gäbe es dann endlich den gewünschten Ersatzteilkasten aus Zellen, die vom Patienten selbst stammen und von seinem Immunsystem nicht abgestoßen werden. Wann diese Vision Wirklichkeit wird? Wir wissen es nicht, denn auch mit unserer Zeitmaschine ist es nicht möglich, in die Zukunft zu reisen. Endstation: Gegenwart.

BIOMAX 10, Neuauflage Winter 2009; Autorin: Christina Beck

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