Was sind Stammzellen und warum sind sie wichtig?

Die Idee einer Wunderheilung, die sich selbst heilt, hat eine gewisse Faszination. Die Stammzellenforschung bringt die regenerative Medizin einen Schritt näher, aber es gibt auch Kontroversen. Was sind Stammzellen und warum sind sie so wichtig?

Stammzellen sind eine Art von Zelle, die sich in viele andere Arten von Zellen entwickeln kann. Auch nach längerer Inaktivität können sich Stammzellen durch Teilung erneuern.

Wenn sich eine Stammzelle teilt, können die neuen Zellen entweder zu einer Stammzelle oder zu einer spezifischen Zelle werden, beispielsweise zu einer Blutzelle, einer Gehirnzelle oder einem Muskel.

Eine Stammzelle ist als "undifferenzierte Zelle" bekannt, weil sie immer noch zu irgendeiner Art von Zelle werden kann. Im Gegensatz dazu ist eine Blutzelle zum Beispiel eine "differenzierte" Zelle, weil sie bereits eine bestimmte Art von Zelle ist.

Stammzellen in der Therapie

In einigen Geweben spielen Stammzellen eine wichtige Rolle bei der Regeneration, da sie sich leicht teilen können, und sie können weiterhin tote Zellen ersetzen. Wissenschaftler glauben, dass dies mögliche Behandlungen für Krankheiten wie Diabetes und Herzerkrankungen bieten könnte.

Zum Beispiel, wenn jemand geschädigtes Gewebe in seinem Herzen hat, könnte es möglich sein, das Wachstum von gesundem Gewebe durch Transplantation von im Labor gewachsenen Stammzellen in das Herz des Patienten zu stimulieren.

Eine in der Studie veröffentlichte Kleinstudie erprobte diese Methode. Die Forscher berichteten über eine 40-prozentige Reduktion der Größe von vernarbtem Herzgewebe, das durch Herzinfarkte verursacht wurde.

In der Vergangenheit wurde diese Art der Narbenbildung als dauerhaft und unbehandelbar angesehen.

Die Patienten, die alle fortgeschrittene Herzinsuffizienz hatten, hatten eine durchschnittliche Verbesserung der Herzfunktion um 30 Prozent. Sie berichteten auch eine Verbesserung der Lebensqualität um 70 Prozent 24 Monate nach der Injektion der Stammzellen.

Diese Studie umfasste jedoch nur 11 Teilnehmer. Es ist schwer zu sagen, ob die Verbesserung der Herzfunktion durch die Transplantation von Stammzellen verursacht wurde oder ob sie durch etwas anderes verursacht wurde.

Alle Transplantationen fanden zum Beispiel während der Herz-Bypass-Operation statt, so dass die Verbesserung der Herzfunktion möglicherweise eher auf die Bypass-Operation als auf die Stammzellenbehandlung zurückzuführen ist.

Um weiter zu forschen, planen die Forscher eine weitere Studie, diesmal mit einer Kontrollgruppe von Patienten mit Herzinsuffizienz, die sich einer Bypass-Operation unterziehen, aber keine Stammzellbehandlung erhalten.

Eine andere Studie, die veröffentlicht wurde, schlug vor, dass Stammzellentherapien die Grundlage für eine personalisierte Diabetesbehandlung bilden könnten.

In Mäusen und im Labor gewachsenen Kulturen produzierten die Forscher erfolgreich Insulin-sezernierende Zellen aus Stammzellen, die aus der Haut von Menschen mit Typ-1-Diabetes stammen.

"Wenn wir die geschädigten Zellen dieser Patienten theoretisch durch neue pankreatische Betazellen ersetzen könnten – deren primäre Funktion darin besteht, Insulin zur Kontrolle des Blutzuckers zu speichern und freizusetzen -, würden Patienten mit Typ-1-Diabetes keine Insulinspritzen mehr benötigen."

Jeffrey R. Millman, Assistant Professor für Medizin und Biomedizintechnik an der Washington University School of Medicine und Erstautor.

Millman hofft, dass diese aus Stammzellen gewonnenen Beta-Zellen 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 von Gerät, das mit den Zellen gefüllt ist, direkt unter der Haut platziert wird", sagte er.

Stammzellen könnten ein enormes Potenzial bei der Entwicklung neuer Therapien haben.

Stammzellen in der Medikamentenentwicklung

Eine Art, wie Stammzellen derzeit verwendet werden, ist die Entwicklung und Erprobung neuer Medikamente.

Die Art von Stammzellen, die üblicherweise für diesen Zweck verwendet werden, nennt man induzierte pluripotente Stammzellen.

Dies sind bereits differenzierte Zellen, die dann mit kontrollierten Viren genetisch "reprogrammiert" wurden. Auf diese Weise ähneln sie undifferenzierten embryonalen Stammzellen.

Aus diesen pluripotenten Stammzellen können neue differenzierte Zellen gezüchtet werden, die beispielsweise Krebszellen ähneln. Die Schaffung dieser Zellen bedeutet, dass Krebsmedikamente mit ihnen getestet werden können.

Mit dieser Methode wird bereits eine Vielzahl von Krebszelltypen hergestellt. Da diese Zellen jedoch noch nicht in der Lage sind, Krebszellen kontrolliert nachzuahmen, können die Ergebnisse nicht immer exakt reproduziert werden.

Funktionieren die derzeitigen Therapien?

In den letzten Jahren haben Kliniken eröffnet, die Stammzellbehandlungen anbieten. Eine Studie von 2016, veröffentlicht in 570 dieser Kliniken in den Vereinigten Staaten allein. Sie bieten Stammzellen-basierte Therapien für Erkrankungen von Sportverletzungen bis hin zu Krebs.

Stammzelltherapien sind jedoch immer noch eher theoretischer als evidenzbasierter Natur.

Sehr wenige Stammzellbehandlungen haben sogar die früheste Phase einer klinischen Studie erreicht. Die meisten aktuellen Forschungen werden in Mäusen oder in der Petrischale durchgeführt.

Trotzdem dürfen Kliniken von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) Patienten mit ihren eigenen Stammzellen injizieren, solange die Zellen nur ihre normale Funktion erfüllen sollen.

Woher kommen Stammzellen?

Stammzellen können auf verschiedene Arten geerntet werden.

Embryonale Stammzellen stammen von einem nur wenige Tage alten Embryo.

Adulte Stammzellen können aus verschiedenen Arten von Gewebe extrahiert werden, einschließlich des Gehirns, des Knochenmarks, der Blutgefäße, der Skelettmuskulatur, der Haut, der Zähne, des Darms, der Leber und anderen.

Fruchtwasser enthält Stammzellen. Viele Frauen entscheiden sich für einen Amniozentese-Test, der vor der Geburt des Kindes nach Geburtsfehlern sucht. Wenn die Flüssigkeit aufbewahrt wird, könnte sie zur Behandlung bestimmter angeborener Defekte entweder während der Schwangerschaft oder nach der Geburt verwendet werden.

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) sind Zellen, die umprogrammiert werden können, um als Stammzellen für die regenerative Medizin zu dienen.

Ethische Fragen

Der Einsatz von Stammzellen in der medizinischen Forschung war historisch umstritten.

Der Grund dafür ist, dass der therapeutische Einsatz von Stammzellen in den späten 1990er Jahren zum ersten Mal in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt war, weil die Wissenschaftler zum ersten Mal die Technik zur Ableitung menschlicher Stammzellen aus Embryonen beherrschten.

Viele Menschen widersprechen der Verwendung menschlicher embryonaler Zellen für die medizinische Forschung, weil die Entnahme des Stängels die Zerstörung des Embryos bedeutet.

Dies führt zu komplexen Problemen, da unterschiedliche Vorstellungen darüber bestehen, was den Beginn des menschlichen Lebens ausmacht.

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

Aufgrund seiner starken, auf das Leben bezogenen religiösen Ansichten verbot Präsident George W. Bush im Jahr 2001 die Finanzierung der Forschung an menschlichen Stammzellen.

"Im Kern zwingt uns diese Frage, grundlegende Fragen zu den Anfängen des Lebens und den Enden der Wissenschaft zu stellen", kündigte Bush zu dieser Zeit an. "Meine Position zu diesen Themen ist geprägt von tiefen Überzeugungen. Ich glaube auch, dass das menschliche Leben ein heiliges Geschenk unseres Schöpfers ist."

Die von der Bush-Regierung durchgeführten Forschungsrestriktionen wurden jedoch während der Amtszeit von Präsident Obama teilweise zurückgenommen.

Die Verwendung von pluripotenten Stammzellen wurde 2006 eingeführt. Die Stammzellen in dieser Methode stammen nicht von embryonalen Stammzellen. Infolgedessen ist diese Technik nicht mit den gleichen ethischen Bedenken verbunden.

Mit diesen und anderen jüngsten Fortschritten in der Stammzelltechnologie haben sich die Einstellungen zur Stammzellenforschung ein wenig entwickelt.

Aktuelle Forschung

Die Stammzellenforschung treibt das wissenschaftliche Verständnis voran, wie sich ein Organismus aus einer einzigen Zelle entwickelt und wie defekte Zellen durch gesunde Zellen in Menschen und Tieren ersetzt werden.

Krebs verstehen

Viele ernste medizinische Zustände, die beim Menschen auftreten, wie Krebs und Geburtsfehler, werden durch abnormal teilende Zellen verursacht.

Durch das Studium von Stammzellen und den Prozess der Zelldifferenzierung können wir besser verstehen, wie diese Krankheiten entstehen und wie sie behandelt werden können.

Regenerative Medizin

Im Juni 2016 erhielten zwei Forscher den zweiten Preis in der Kategorie "Materialien" des britischen Technologiewettbewerbs der Royal Society of Chemistry für die Herstellung eines synthetischen Biomaterials, das Stammzellen stimuliert, die für die eigenen Zähne des Patienten bestimmt sind.

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

Obwohl 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 allen Therapiebereichen besteht die Hoffnung, dass die Stammzelltechnologie die therapeutischen Normen revolutionieren und zumindest einen neuen Standard personalisierter Behandlung und vielleicht sogar selbstheilende Körper einführen wird.

Wenn das passieren könnte, ist niemand bereit, das zu sagen.

Geschrieben von David Railton