Was sind Stammzellen?

Eine Stammzelle ist eine Art Ursprungszelle, die sich unbegrenzt vermehren und alle Zelltypen des Körpers bilden kann (zum Beispiel Muskelzelle, Nervenzelle, Blutzelle). Diese Fähigkeit der Stammzellen bezeichnet man als Pluripotenz. Ein eigenständiger Organismus kann aus ihnen jedoch nicht mehr entstehen. Nur Zellen von sehr frühen Embryonen sind totipotent, das heißt, dass sich aus jeder einzelnen Zelle dieses Embryos durch Teilung ein eigenständiges Lebewesen entwickeln kann. In der Natur geschieht dies spontan, wenn sich ein Embryo zu so genannten eineiigen Zwillingen teilt. Stammzellen finden sich in Embryonen, Föten und wurden bislang auch in 20 Organen des menschlichen Körpers nachgewiesen (zum Beispiel im Knochenmark).

Mit Hilfe von Nährlösungen lassen sich aus Stammzellen im Labor bestimmte Zelltypen züchten. Noch gibt es allerdings kein Verfahren, mit dem sich die Stammzellen wie gewünscht in ihrer Entwicklung dirigieren lassen.

Je nach Herkunftsort der Stammzellen unterschiedet man embryonale (aus dem Embryo), fetale (aus dem Fötus) und adulte (von Säuglingen, Kindern, Erwachsenen) Stammzellen.

Embryonale Stammzellen

Embryonale Stammzellen werden aus dem Inneren von wenige Tage alten Embryonen entnommen. Zur Zeit gibt es drei Möglichkeiten, embryonale Stammzellen zu gewinnen:

1. Aus Embryonen, die bei einer künstlichen Befruchtung gewonnen werden, aber nicht mehr für eine Schwangerschaft benötigt werden ("überzählige Embryonen")

Nach einer in vitro Fertilisation, das heißt der Verschmelzung von Ei und Samenzelle im Reagenzglas, entsteht eine Zelle, die sich in rascher Folge teilt. Bis zum Acht-Zell-Stadium verfügen die Zellen über die so genannte Totipotenz (siehe oben). Aus diesem Zellverband entwickelt sich dann die Blastozyste, aus deren innerer Zellmasse am vierten Entwicklungstag die pluripotenten embryonalen Stammzellen für die Forschung gewonnen werden können. (Abb. 2)

2. Aus abgetriebenen Föten

Stammzellen können auch aus fünf- bis neunwöchigen abgetriebenen Föten gewonnen werden. Diese sogenannten fetalen Stammzellen sind Vorläufer der Ei- bzw. Samenzellen. Man bezeichnet sie daher als primordiale Keimzellen, die im Labor zu embryonalen Keimzellen weiterentwickelt werden. Sie sind pluripotent (siehe oben) und unterscheiden sich nicht von den embryonalen Stammzellen, die aus einer Blastozyste gewonnen werden. (Abb. 2)

3. Durch "therapeutisches Klonen" (Zellkerntransfer)

Das therapeutische Klonen soll dabei helfen, für Patienten Ersatzgewebe wie Herzmuskelzellen oder Nervenzellen aus körpereigenem Material herzustellen. Dafür wird eine gespendete Eizelle entkernt und mit dem genetischen Material (dem Kern) einer Körperzelle des Patienten, z.B. einer Hautzelle, angefüllt. Der Zellkern der Körperzelle wird durch Übertragung in eine Eizelle reprogrammiert, das heißt in eine Art Urzustand versetzt. Hierbei entsteht eine neue totipotente Zelle, die sich analog einer befruchteten Eizelle zur Blastozyste entwickeln kann. Aus der inneren Zellmasse der Blastozyste können die pluripotenten Stammzellen entnommen werden. Diese Methode wurde auch beim Klonschaf Dolly angewandt. Wissenschaftler glauben, dass die Qualität der Stammzellen, die auf diese Art gewonnen werden, am besten sei. Darüber hinaus birgt das Klonverfahren den Vorteil, dass das mit der Körperzelle eines Patienten gewonnene Material mit dem Patienten genetisch identisch ist und deshalb später nicht abgestoßen wird. (Abb. 3)

Adulte Stammzellen

Adulte Stammzellen sind teilungsfähige Zellen, die in bislang 20 Organen des Körpers, beispielsweise im Knochenmark, im Blut und im Gehirn, nachgewiesen wurden und dort lebenslänglich vorhanden sind. Sie haben die Aufgabe, die unterschiedlichsten Arten von Ersatzzellen zu bilden. Auch das Nabelschnurblut von Neugeborenen enthält adulte Stammzellen.

Was unterscheidet embryonale von adulten Stammzellen?

Adulte Stammzellen haben nach dem gegenwärtigen Forschungsstand gegenüber fetalen und embryonalen Stammzellen ein reduziertes Entwicklungspotential. Aber auch sie können mithilfe von Wachstumsfaktoren im Labor dazu angeregt werden, sich in einen spezialisierten Zelltyp zu entwickeln. Im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen ist ihre Vermehrbarkeit limitiert und ihre Lebensdauer somit begrenzt. Ihr unbestreitbarer Vorteil liegt darin, dass sie dem Patienten entnommen werden können. Dadurch gibt es später keine Abstoßungsreaktionen. Ethische Probleme treten bei der Gewinnung von adulten Stammzellen nicht auf.

Problematik bei der Gewinnung embryonaler Stammzellen

Sowohl beim Klonen als auch bei der Gewinnung von Stammzellen aus "überzähligen Embryonen" werden die verwendeten Embryonen zerstört. Daher sind diese Methoden in Deutschland durch das Embryonen-schutzgesetz verboten. Nur die Erzeugung embryonaler Stammzellen aus abgetrieben Föten ist unter bestimmten Voraussetzungen erlaubt.

Präimplantationsdiagnostik (PID)

Die PID ist ein diagnostisches Verfahren zur Untersuchung der Embryonen auf genetisch bedingte Erbkrankheiten. Voraussetzung für diese Untersuchung ist die in vitro-Fertilisation, da diese Methode nur in vitro (in der Kulturschale) angewandt werden kann. Dazu werden dem frühen Embryo im Vier-Acht-Zellstadium ein bis zwei Zellen mittels einer Biopsie entnommen. Diese werden anschließend im Labor auf genetische Fehler untersucht (beispielsweise auf das Down-Syndrom und die Bluterkrankheit). Die Untersuchung, bei der auch das Geschlecht bestimmt werden kann, dauert nur wenige Stunden, so dass anschließend der für gesund befundene Embryo in den Uterus der Frau transferiert werden kann. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Abtreibung eines kranken Embryos verhindert werden kann, da der Defekt vor der Einpflanzung festgestellt wird. Jedoch besteht die Gefahr, dass der Embryo bei der Entnahme der Zellen beschädigt wird. Die PID an frühen Embryonen im Vier-Acht-Zellstadium (so genannte totipotente Zellen, siehe oben) ist in Deutschland durch das Embryonenschutzgesetz verboten.

Gentherapie

Wenn ein Gendefekt die Ursache einer Krankheit ist, so ist mit konventionellen Therapieformen eine wirkliche Heilung nicht möglich. Das heißt für viele Patienten, dass sie ein Leben lang Medikamente nehmen müssen. Seit den 70er Jahren wird an der direkten Therapie der Gene, das heißt dem Ersatz des defekten Gens durch ein gesundes, geforscht. Man unterscheidet zwei Arten der Gentherapie, die somatische und die Keimbahn-Gentherapie. In der Testphase befindet sich derzeit nur die somatische Gentherapie. Dabei werden veränderte Gene in betroffene Organe oder Körperzellen eingeschleust. Bei der Keimbahntherapie wird ein künstlich verändertes Gen in die Eizelle oder in Spermien eingebracht. Die genetische Veränderung wird dadurch auf die Nachkommen übertragen. Die Keimbahntherapie ist in den meisten Ländern beim Menschen verboten und mit Haftstrafen belegt.

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