Stammzellen: Therapie, Kontroverse und Forschung

Die Vorstellung von einer Wunderheilung und Körpern, die sich selbst heilen, übt eine besondere Faszination aus. Die Stammzellenforschung bringt die regenerative Medizin einen Schritt näher, aber viele der Ideen und Konzepte bleiben umstritten. Was also sind Stammzellen, und warum sind sie so wichtig?

Stammzellen sind eine Art von Zelle, die sich in viele andere Zelltypen entwickeln kann. Stammzellen können sich auch selbst erneuern, indem sie sich teilen, selbst nachdem sie lange Zeit inaktiv waren.

Der menschliche Körper benötigt viele verschiedene Zelltypen, um zu funktionieren, aber er produziert nicht jeden Zelltyp vollständig ausgebildet und einsatzbereit. Stattdessen produziert er Stammzellen, die eine große Bandbreite an möglichen Funktionen haben. Stammzellen müssen jedoch zu einem bestimmten Zelltyp werden, um nützlich zu sein.

Wenn sich eine Stammzelle teilt, können die neuen Zellen entweder zu einer anderen Stammzelle oder zu einer spezifischen Zelle werden, wie z.B. einer Blutzelle, einer Gehirnzelle oder einer Muskelzelle.

Wissenschaftler nennen eine Stammzelle eine undifferenzierte Zelle, weil sie zu jeder Zelle werden kann. Im Gegensatz dazu ist z.B. eine Blutzelle eine „differenzierte“ Zelle, weil sie bereits eine bestimmte Art von Zelle ist.

Stammzellen in der Therapie

In einigen Geweben spielen Stammzellen eine wesentliche Rolle bei der Regeneration, da sie sich leicht teilen können, um abgestorbene Zellen zu ersetzen.

Wissenschaftler glauben, dass das Wissen um die Funktionsweise von Stammzellen zu möglichen Behandlungen von Krankheiten wie Diabetes und Herzkrankheiten führen könnte.

Wenn zum Beispiel das Herz einer Person beschädigtes Gewebe enthält, könnten Ärzte in der Lage sein, gesundes Gewebe zum Wachstum anzuregen, indem sie im Labor gezüchtete Stammzellen in das Herz der Person transplantieren. Dadurch könnte das Herzgewebe veranlasst werden, sich selbst zu erneuern.

Forscher haben in einer kleinen Studie, die im Journal of Cardiovascular Translational Research veröffentlicht wurde, diese Methode getestet.

Die Ergebnisse zeigten eine 40-prozentige Verringerung der Größe von vernarbtem Herzgewebe, das durch Herzinfarkte verursacht wurde, wenn Ärzte Stammzellen in den beschädigten Bereich transplantierten.

Ärzte haben diese Art der Vernarbung immer als dauerhaft und unbehandelbar angesehen.

Allerdings umfasste diese kleine Studie nur 11 Teilnehmer. Das macht es schwierig zu sagen, ob die Verbesserung der Herzfunktion auf die Transplantation von Stammzellen zurückzuführen ist oder ob sie auf etwas anderes zurückzuführen ist.

Zum Beispiel fanden alle Transplantationen statt, während sich die Probanden einer Bypass-Operation am Herzen unterzogen, so dass es möglich ist, dass die Verbesserung der Herzfunktion eher auf den Bypass als auf die Stammzellbehandlung zurückzuführen ist.

Um dies weiter zu untersuchen, planen die Forscher eine weitere Studie. Diese Studie wird eine Kontrollgruppe von Menschen mit Herzinsuffizienz einschließen, die sich einer Bypass-Operation unterziehen, aber nicht die Stammzellenbehandlung erhalten.

Eine weitere Untersuchung, veröffentlicht in Nature Communications 2016 veröffentlicht wurde, legt nahe, dass Stammzelltherapien die Grundlage für eine personalisierte Diabetesbehandlung sein könnten.

In Mäusen und Laborkulturen haben Forscher erfolgreich Insulin-sezernierende Zellen aus Stammzellen hergestellt, die aus der Haut von Menschen mit Typ-1-Diabetes stammen.

Jeffrey R. Millman, Assistenzprofessor für Medizin und biomedizinische Technik an der Washington University School of Medicine und Erstautor, sagt:

„Wenn wir die geschädigten Zellen bei diesen Menschen durch neue Betazellen der Bauchspeicheldrüse ersetzen könnten – deren primäre Funktion es ist, Insulin zu speichern und freizusetzen, um den Blutzucker zu kontrollieren – würden Patienten mit Typ-1-Diabetes theoretisch keine Insulinspritzen mehr benötigen.“

Jeffrey R. Millman

Millman hofft, dass diese von Stammzellen abgeleiteten Betazellen innerhalb von 3 bis 5 Jahren für die Forschung am Menschen bereit sein könnten.

„Was wir uns vorstellen, ist ein ambulanter Eingriff, bei dem eine Art Gerät, das mit den Zellen gefüllt ist, direkt unter der Haut platziert wird“, sagte er.

Stammzellen könnten ein enormes Potenzial für die Entwicklung neuer Therapien haben.

Stammzellen in der Medikamentenentwicklung

Eine Möglichkeit, wie Wissenschaftler Stammzellen derzeit nutzen, ist die Entwicklung und Prüfung neuer Medikamente.

Die Art von Stammzellen, die Wissenschaftler üblicherweise für diesen Zweck verwenden, werden induzierte pluripotente Stammzellen genannt.

Das sind Zellen, die bereits eine Differenzierung durchlaufen haben, die aber von Wissenschaftlern mit Hilfe von Viren genetisch „umprogrammiert“ wurden, so dass sie sich teilen und zu jeder beliebigen Zelle werden können. Auf diese Weise verhalten sie sich wie undifferenzierte Stammzellen.

Aus diesen pluripotenten Stammzellen können Wissenschaftler differenzierte Zellen züchten, die z. B. Krebszellen ähneln. Die Erzeugung dieser Zellen bedeutet, dass Wissenschaftler sie verwenden können, um Medikamente gegen Krebs zu testen.

Forscher stellen bereits eine Vielzahl von Krebszellen mit dieser Methode her. Da sie jedoch noch nicht in der Lage sind, Zellen zu erzeugen, die Krebszellen auf kontrollierte Weise nachahmen, ist es nicht immer möglich, die Ergebnisse exakt zu replizieren.

Funktionieren die derzeitigen Stammzelltherapien?

In den letzten Jahren wurden Kliniken eröffnet, die Stammzellbehandlungen anbieten.

Eine 2016 in Cell Stem Cell veröffentlichte Studie zählte allein in den Vereinigten Staaten 570 dieser Kliniken. Sie bieten stammzellbasierte Therapien für Erkrankungen an, die von Sportverletzungen bis hin zu Krebs reichen.

Allerdings sind Stammzelltherapien immer noch eher theoretisch als evidenzbasiert.

Nur sehr wenige Stammzellbehandlungen haben überhaupt die früheste Phase einer klinischen Studie erreicht. Wissenschaftler führen die meisten der aktuellen Forschungen in Mäusen oder einer Petrischale durch.

Trotzdem erlaubt die U.S. Food and Drug Administration (FDA) Kliniken, Menschen ihre eigenen Stammzellen zu injizieren, solange die Zellen nur ihre normale Funktion erfüllen sollen, so Cell Stem Cell.

Woher kommen die Stammzellen?

Wissenschaftler können Stammzellen auf verschiedene Arten gewinnen.

Embryonale Stammzellen stammen von einem Embryo, der erst wenige Tage alt ist.

Wissenschaftler können adulte Stammzellen aus verschiedenen Gewebearten gewinnen, unter anderem aus dem Gehirn, dem Knochenmark, den Blutgefäßen, dem Skelettmuskel, der Haut, den Zähnen, dem Darm und der Leber.

Fruchtwasser enthält Stammzellen. Viele Frauen entscheiden sich für eine Fruchtwasseruntersuchung, die vor der Geburt des Kindes auf angeborene Behinderungen prüft. Wenn der Arzt das Fruchtwasser aufbewahrt, könnte er es in Zukunft zur Behandlung anderer Erkrankungen während der Schwangerschaft oder nach der Geburt verwenden.

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) sind Zellen, die Wissenschaftler so umprogrammieren können, dass sie als Stammzellen fungieren, um sie in der regenerativen Medizin einzusetzen.

Nach der Entnahme der Stammzellen lagern Wissenschaftler diese normalerweise in flüssigem Stickstoff für die zukünftige Verwendung.

Ethische Fragen

Historisch gesehen ist die Verwendung von Stammzellen in der medizinischen Forschung umstritten.

Das liegt daran, dass Wissenschaftler, als die therapeutische Verwendung von Stammzellen in den späten 1990er Jahren erstmals in den Blickpunkt der Öffentlichkeit geriet, menschliche Stammzellen aus Embryonen gewonnen haben.

Viele Menschen sind nicht damit einverstanden, menschliche embryonale Zellen für die medizinische Forschung zu verwenden, weil die Gewinnung der Stammzellen die Zerstörung des Embryos bedeutet.

Dies schafft komplexe Probleme, da die Menschen unterschiedliche Vorstellungen darüber haben, was den Beginn des menschlichen Lebens ausmacht.

Für einige Menschen beginnt das Leben, wenn ein Baby geboren wird, oder wenn sich ein Embryo zu einem Fötus entwickelt. Andere glauben, dass menschliches Leben mit der Empfängnis beginnt, so dass ein Embryo den gleichen moralischen Status und die gleichen Rechte hat wie ein menschlicher Erwachsener oder ein Kind.

Präsident George W. Bush hatte starke religiöse Pro-Life-Ansichten und verbot 2001 die Finanzierung der menschlichen Stammzellenforschung.

Die Regierung von Präsident Obama erlaubte jedoch eine teilweise Rücknahme dieser Forschungsbeschränkungen.

Allerdings hatten Wissenschaftler bereits 2006 begonnen, pluripotente Stammzellen zu verwenden. Die Wissenschaftler gewinnen diese Stammzellen nicht aus embryonalen Stammzellen. Daher ist diese Technik nicht mit den gleichen ethischen Bedenken behaftet.

Mit diesem und anderen aktuellen Fortschritten in der Stammzelltechnologie beginnt sich die Einstellung zur Stammzellforschung langsam zu ändern.

Aktuelle Forschung

Die Stammzellforschung hilft Wissenschaftlern zu verstehen, wie sich ein Organismus aus einer einzelnen Zelle entwickelt und wie gesunde Zellen an die Stelle defekter Zellen bei Menschen und Tieren treten.

Krebs verstehen

Viele schwere Krankheiten, die beim Menschen auftreten, wie Krebs und angeborene Behinderungen, entstehen, weil sich Zellen abnormal teilen.

Ein besseres Verständnis der Stammzellen kann Aufschluss darüber geben, wie diese Krankheiten entstehen und welche Behandlungsmöglichkeiten es gibt.

Regenerative Medizin

Im Juni 2016 gewannen zwei Forscher den zweiten Preis in der Materialkategorie des aufstrebenden Technologiewettbewerbs der Royal Society of Chemistry in Großbritannien für die Entwicklung eines synthetischen Biomaterials, das die Stammzellen der eigenen Zähne stimuliert.

Die Forscher glauben, dass dieses Material Füllungen ersetzen wird, da die Stammzellen die beschädigten Zähne dazu bringen würden, sich selbst zu heilen.

Obwohl noch viel mehr Forschung notwendig ist, bevor Stammzelltherapien Teil der regulären medizinischen Praxis werden können, entwickelt sich die Wissenschaft rund um Stammzellen ständig weiter.

In fast jedem Therapiebereich hoffen Ärzte, dass die Stammzellentechnologie die therapeutischen Normen revolutionieren und zumindest einen neuen Standard der personalisierten Behandlung und vielleicht sogar selbstheilende Körper einführen wird.

Wann das der Fall sein wird, vermag niemand so recht zu sagen.

Erfahren Sie hier mehr über Stammzellen, woher sie kommen und ihre Einsatzmöglichkeiten.