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Samstag, 17. November 2018

 
Dr. Frank Edenhofer

2009 Auf dem Weg zu einer natürlichen Reprogrammierung im Körper.

DieStammzelle im Internetview
mit Dr. Frank Edenhofer.

Wie kann der "molekulare Jungbrunnen für Zellen", sprich die Zurückverwandlung von normalen Leber-, Haut- oder Nervenzellen in Stammzellen, mit so harmlosen Zutaten wirken, dass die erneuerten Stammzellen auf Dauer gesund bleiben? Mit dieser Frage beschäftigen sich Dr. Frank Edenhofer und sein Team am Institut für Rekonstruktive Neurobiologie in Bonn. Ihre Vision: Im Körper von Patienten soll eine Art natürlicher Reprogrammierung angeregt werden können. Dadurch wäre es möglich, dass sich der Körper regeneriert, indem er selbst die benötigten neuen Zellen zur "Reparatur" des geschädigten Herz- oder Nervengewebes bildet. Im Interview mit "Die Stammzelle" erläutert Dr. Edenhofer, wie bahnbrechend die Entdeckung reprogrammierter Zellen ist, wie sie therapeutisch genutzt werden kann und welche Strategien helfen können, Hindernisse auf dem Weg dorthin zu überwinden.

 

Interview

Die Stammzelle: Was macht aus Ihrer Sicht die Stammzelle zur Stammzelle?

Dr. Edenhofer: Eine embryonale Stammzelle vereinigt zwei ganz besondere Eigenschaften in sich: Sie hält die Balance zwischen unendlicher Selbsterneuerung und dem Vermögen, immer wieder in alle Körperzellen ausreifen zu können. Bis vor kurzem war man zur Gewinnung solcher Alleskönnerzellen auf den ethisch problematischen Gebrauch von Embryonen angewiesen. Doch seit der Entdeckung der Reprogrammierung im Jahr 2006 lassen sich diese Charakteristika auch auf andere, ausgereifte Körperzelltypen wie etwa Leber-, Haut- oder Nervenzellen übertragen – ihre entwicklungsbiologische Lebensuhr wird bildlich gesprochen zurückgedreht. Dieser Jungbrunnen ist dank der Ergebnisse des japanischen Wissenschaftlers Shinya Yamanaka, mit dem ich bereits vor dieser Zeit zusammen publiziert habe, auf molekularem Wege gefunden worden.

Die Stammzelle: Ist damit das zentrale Problem der regenerativen Medizin gelöst – können also vom Patienten selbst pluripotente Stammzellen zur Verfügung gestellt werden?

Dr. Edenhofer: Nein – leider nicht ganz. Zwar sind die molekularen Bestandteile des Zell-Jungbrunnens identifiziert, die Faktoren selbst hingegen müssen bislang mittels viraler Infektion in die Zellen eingeschleust werden. Das bedeutet, dass Viren bei dem Standardverfahren der Reprogrammierung, durch das die neuen Stammzellen – auch induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) genannt – entstehen, als Werkzeuge genutzt werden. Mit ihrer Hilfe werden drei bis vier Gen-Schalter umgelegt. Dies geschieht, indem die Viren an einer zufällig ausgewählten Stelle ihre Erbinformation in die Zelle integrieren. Und weil sich dieser Prozess noch nicht lenken lässt, kann auf diesem Weg auch Krebswachstum verursacht werden. Um im Bild zu bleiben: Der molekulare Jungbrunnen ist quasi vergiftet.

Die Stammzelle: Haben Sie eine Idee, wie sich das Problem lösen lässt?

Dr. Edenhofer: Wir befassen uns in Bonn bereits seit längerem mit Methoden, durch die sich die Wirkung einzelner Gene zu bestimmten Zeitpunkten beliebig an- und ausschalten lassen. Ein solches Verfahren ist die so genannte Protein-Transduktion. Dabei werden Proteine auf spezielle Weise verändert, um in Zellen eingeschleust werden zu können. Normalerweise ist das unmöglich, weil die Durchtritts-Barriere durch die Zellmembran zu hoch ist. Wir erreichen unser Ziel jedoch, indem wir den Proteinen ein Signalmolekül anheften. Dadurch bekommen sie Eintritt in die Zelle, und bewirken dort eine gewünschte Veränderung bestimmter zellulärer Funktionen. Darüber hinaus untersuchen wir, inwiefern chemisch hergestellte Moleküle, die wir zusätzlich einschleusen, diesen Prozess unterstützen können. Sie agieren gemeinsam mit den Proteinen.

Die Stammzelle: Aber damit ist ja noch keine Therapie möglich, oder?

Dr. Edenhofer: Nein, die iPS-Zellen stellen lediglich eine neue alternative Quelle von patienteneigenen pluripotenten Stammzellen dar – für eine therapeutische Anwendung müssen sie vor der Transplantation in die betreffenden Zelltypen differenziert werden. Auch hier ist noch ein langer Weg zu gehen, um die Vorgänge während der natürlichen Entwicklung im Organismus zu verstehen und diese im Labor gezielt nachzustellen. An dieser Stelle muss betont werden, dass Patienten-spezifische iPS-Zellen über ihr regeneratives Potenzial hinaus auch eine besondere Bedeutung für das Studium von Krankheiten haben. Das wird häufig in den Hintergrund gestellt, obschon es von außerordentlicher, unmittelbarer Bedeutung für die biomedizinische Forschung ist. Wir haben nun erstmals die Möglichkeit, beispielsweise von Alzheimer-Patienten Nervenzellen in bislang unerreichter Menge und Reinheit in der Zellkulturschale bereit zu stellen. Das schien bis vor kurzem unmöglich.

Stellen Sie sich vor, was man mit solchen "Alzheimer-Neuronen’ alles machen kann: vom Studium der krankmachenden Prozesse über das systematische Austesten von Substanzen, die solche Prozesse blockieren oder gar zurück drängen können, bis zum Ersatz für Tierversuche – um nur einige Beispiele zu nennen. Kein Wunder, dass nun auch die deutschen Pharma-Firmen das enorme Potenzial erkannt haben und sich aktiv an der Forschung beteiligen. Die Entdeckung der iPS-Zellen hat insofern einen revolutionären Charakter.

Die Stammzelle: Wie könnte die iPS-Methode im Sinne der Heilung von Krankheiten verbessert werden?

Dr. Edenhofer: Bevor man an grundsätzliche Weiterentwicklungen denkt, muss man feststellen, dass wir über den Prozess der iPS-Entstehung noch zu wenig wissen. Bisher werden, sagen wir, Millionen von Bindegewebszellen in einer Art "Black Box" mit vier Viren gemischt. Diese Mixtur lässt man im Labor zwei bis drei Wochen stehen – eine sehr lange Zeit für zellbiologische Maßstäbe – in der wir kaum Einblick in den Prozess haben. Anschließend lässt sich dann feststellen, dass in etwa jede 10 000ste Zelle wieder zur Stammzelle geworden ist. Das Verfahren ist also nicht kontrollierbar und wenig effizient, vor allem, weil nicht von jeder Zelle eine solche Anzahl vorhanden ist. Aus wissenschaftlicher Sicht ist das sehr unbefriedigend – ein Kollege hat diesen nebulösen Zustand kürzlich treffend mit "zellbiologischer Alchemie" umschrieben. Deswegen wollen wir zunächst die Abläufe durchblicken. Wir wollen zum Beispiel verstehen, welcher Gen-Schalter wann in der Zelle bewirkt, dass sie sich wieder schnell teilt. Wir müssen wissen, wie dieser Mechanismus in Gang gesetzt wird und an welcher Stelle dafür auf molekularer Ebene eingegriffen werden muss. Dann rücken wir dem Ziel der Quelle ewiger (Zell)Jugend näher und damit auch einer klinischen Therapie.

Die Stammzelle: Das wäre ja eine Revolution…

Dr. Edenhofer: Ja und nein. Regeneration ist ja kein künstliches, von Menschenhand bewirktes bzw. Menschenhirn erhofftes Phänomen – tatsächlich ist sie eine der ureigensten Eigenschaften jedes Organismus. Die Haut beispielsweise erneuert sich ständig von innen, ebenso das Blutsystem, in dem zwei Millionen neue rote Blutkörperchen pro Sekunde gebildet werden. Insofern erscheint die Vision aussichtsreich, dass durch Einwirkung von außen künftig eine gezielte Regeneration durch Reprogrammierung angeregt werden könnte. So könnte etwa der Körper von Diabetes- oder Herzinfarktpatienten selbst die Zellen bilden, die zu einer Erneuerung der Organe notwendig wären. Im Tiermodell ist dieses Ziel möglicherweise in fünf bis zehn Jahren erreichbar, bevor das Verfahren auf den Menschen übertragen wird, muss aber natürlich erst einmal seine Sicherheit überprüft werden.

Dr. Frank Edenhofer

Stem Cell Engineering Group
Institute of Reconstructive Neurobiology
University Bonn, LIFE & BRAIN Center
Sigmund-Freud-Str. 25
D-53127 Bonn
Germany

Dr. Frank Edenhofer
Tel. +49-228-6885-529
Fax +49-228-6885-501

Mehr Informationen:
http://www.meb.uni-bonn.de/rnb/index.php?page=stem-cell-engineering

 

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