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Stammzelltherapien Regenerative Medizin – Forscher lernen vom Lurch

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Bei einigen Tieren wachsen geschädigte Körperteile einfach nach. Menschen können von solch einem Reparaturmechanismus bisher nur träumen. Allerdings könnten Stammzelltherapien in Zukunft helfen, auch bei uns defekte Gewebe und Organe naturgetreu wiederherzustellen. Das DFG-Forschungszentrum und Exzellenzcluster für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) stellt auf der BIOTECHNICA seine spannenden Forschungen dazu vor.

Bei Tieren wie dem mexikanischen Schwanzlurch Axolotl (Ambystoma mexicanum) wachsen geschädigte Körperteile oft vollständig nach. (Bild: CRTD)
Bei Tieren wie dem mexikanischen Schwanzlurch Axolotl (Ambystoma mexicanum) wachsen geschädigte Körperteile oft vollständig nach. (Bild: CRTD)

Hannover/Dresden – Tiere wie der mexikanische Schwanzlurch oder der Zebrafisch dienen den Grundlagenforschern dabei als Modellorganismen, um regenerative Prozesse auf zellulärem und molekularem Niveau zu verstehen und daraus möglichst Prinzipien für neue regenerative Therapien abzuleiten. Am DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) an der Technischen Universität arbeiten Grundlagenforscher und Mediziner daran, regenerative Behandlungsansätze für Leiden des blutbildenden, des Herz-Kreislauf- und Nervensystems, für Diabetes und für Knorpel- und Knochenerkrankungen zu entwickeln.

Neue Stammzell-basierte Behandlungsstrategie für Diabetes Typ 1

Ein vielversprechendes Projekt ist die Erprobung einer neuartigen Behandlungsstrategie für den Diabetes Typ 1. Diese Autoimmunerkrankung kann bereits früh im Leben entstehen, wenn das körpereigene Abwehrsystem die Insulin produzierenden Zellen in der Bauchspeicheldrüse, die so genannten Betazellen, fälschlicherweise als fremd erkennt und angreift. Ein möglicher Weg, der damit einhergehenden Verminderung der Insulinproduktion entgegenzuwirken, ist die Betazell-Transplantation. Bestimmte Stammzellen lassen sich im Labor durch geeignete Wachstumsbedingungen in Betazellen verwandeln, um anschließend auf den Patienten übertragen zu werden. Auch Zellen aus der Bauchspeicheldrüse von menschlichen Spendern sind für eine Zelltherapie einsetzbar.

Allerdings müssen die verpflanzten Zellen vor dem Immunsystem des Empfängers geschützt und ihre Integration in den Körper gefördert werden. Genau hier greift die vom CRTD entwickelte Strategie: Wie in Experimenten mit diabetischen Mäusen gezeigt werden konnte, lässt sich die Insulinproduktion und der Blutzuckerspiegel erkrankter Tiere deutlich besser regulieren, wenn gemeinsam mit den Betazellen auch so genannte mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark transplantiert werden. Offenbar fördert die zusätzliche Stammzellübertragung das Einwachsen und die Überlebensdauer des Transplantats im Empfängerorganismus – ein Schutzeffekt, der vermutlich auf Signalsubstanzen beruht, welche von den Stammzellen ins Gewebe abgegeben werden.

Zelltransplantation bei der regenerativen Behandlung der Netzhaut

Netzhauterkrankungen gehören zu den häufigsten Ursachen für Sehbehinderungen in den westlichen Industrieländern, wobei zumeist das Absterben der lichtempfindlichen Fotorezeptoren ursächlich für die Sinnesschwäche ist. Degenerierte Rezeptorzellen können vom Körper nicht mehr ersetzt werden und sind somit für immer verloren. Die Verpflanzung neuer lichtempfindlicher Zellen in das Netzhautgewebe wäre daher ein vielversprechender Ansatz. Dies wird auch durch bisherige Tierexperimente bestätigt. Insbesondere die noch undifferenzierten Rezeptor-Vorläuferzellen junger Spendermäuse scheinen sich gut in die Netzhaut erwachsener Versuchstiere zu integrieren und dort in reife Fotorezeptoren zu verwandeln. Allerdings bleibt noch ungeklärt, inwieweit sie dann tatsächlich zum Sehvermögen beitragen können, und ob sich die Strategie auch auf den Menschen übertragen ließe.

Von Knochenersatzgewebe bis zu induzierten pluripotenten Stammzellen

Unterdessen wird das prinzipielle Potenzial regenerativer Therapien noch durch eine ganze Reihe weiterer Forschungsprojekte belegt. So besitzen mesenchymale Stammzellen, die sich in Blut und Knochenmark finden und als Vorläufer von Knochen-, Knorpel- oder Fettzellen fungieren, wahrscheinlich hohen therapeutischen Wert. Möglich ist, diese Zellen auf biokompatiblen Kunststoffgerüsten mithilfe spezieller Wachstumsfaktoren zu lebenden Knochenersatzmaterialien heranzuzüchten. In einer Pilotstudie wird bereits bei ersten Patienten getestet, ob sich das Knochenersatzgewebe zur Heilung großer Knochendefekte einsetzen lässt.

So genannte embryonale Stammzellen besitzen ein deutlich größeres Entwicklungs- und Verwandlungspotenzial, allerdings ist die Entnahme von Stammzellen aus menschlichen Embryonen ethisch höchst umstritten und in Deutschland durch das Embryonenschutzgesetz verboten. Hoffnungen setzen viele Wissenschaftler daher auf das vor einigen Jahren entdeckte Phänomen, dass auch bereits differenzierte Körperzellen durch molekulargenetische Eingriffe wieder in einen quasi embryonalen Zustand zurückversetzt werden können. Diese reprogrammierten Zellen, auch induzierte pluripotente Stammzellen genannt, besitzen möglicherweise ein ähnlich unbeschränktes Entwicklungsvermögen wie die embryonalen Stammzellen selbst.

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