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Blutstammzellen und ihre klinische Anwendung

Stammzellen sind Hoffnungsträger für die Behandlung bisher unheilbarer Krankheiten, aber schnelle Erfolge sind unrealistisch. An der ersten erfolgreichen Transplantation mit peripheren Blutstammzellen, die vor 25 Jahren bei einem Krebspatienten in Heidelberg durchgeführt wurde, zeigt Professor Anthony Ho auf, dass man für die Entwicklung stammzellbasierter Therapien solide Forschung und einen langen Atem benötigt.

© Universitätsklinikum Heidelberg

Im November 2010 trafen sich zum fünfzehnten Male internationale Stammzellforscher und Transplantationsmediziner zum Symposium über Fortschritte in der Stammzelltransplantation  („Advances in Stem Cell Transplantation"), das abwechselnd von der Universität Heidelberg und der University of California San Diego veranstaltet wird.

Dieses Jahr fand die Tagung in Heidelberg im Rahmen der Jubiläumsfeierlichkeiten statt, mit denen die Gründung der Ruperto Carola vor 625 Jahren als ältester Universität in Deutschland begangen wird. Zusätzlich konnten die Wissenschaftler ein weiteres Jubiläum feiern, auf das der Organisator des Symposiums, Professor Dr. Anthony D. Ho, Ärztlicher Direktor der Medizinischen Klinik V des Universitätsklinikums Heidelberg, mit Stolz blicken kann: Vor genau 25 Jahren, im November 1985, wurde in Heidelberg erstmals eine erfolgreiche Transplantation mit Stammzellen aus dem zirkulierenden (peripheren) Blut vorgenommen.

25 Jahre Transplantation mit peripheren Blutstammzellen

Entnahme von Blutstammzellen bei einem Patienten im Transplantationszentrum Heidelberg © Universitätsklinikum Heidelberg

Der Patient, Sebastian Gärtner, der an einem hoch-malignen Non-Hodgkin-Lymphom (Burkitt-Lymphom) gelitten hatte und bei dem aus medizinischen Gründen das für solche Fälle bereits etablierte Verfahren der Knochenmarktransplantation nicht möglich war, kann bei bester Gesundheit den 25. Jahrestag seiner Heilung mitfeiern.

Bis 1985 galt das Knochenmark als einzige Quelle hämatopoietischer (blutbildender) Stammzellen (HSC) für die klinische Transplantation. Dass Stammzellen aber auch durch eine Art Blutwäsche aus dem zirkulierenden Blut gewonnen werden konnten, hatten zuvor Martin Körbling und Theodor Fliedner in Tierexperimenten gezeigt. Diese Stammzellen nisten sich nach der Transplantation selbstständig in die Nischen des Knochenmarks ein, vermehren sich und beginnen mit der Bildung roter und weißer Blutkörperchen, nachdem alle malignen Zellen im Knochenmark mit hochdosierter Chemo- und Strahlentherapie zerstört worden waren. „Bei Sebastian Gärtner wagten wir erstmals die klinische Erprobung dieses innovativen Behandlungskonzeptes", erklärte Ho, der damals zusammen mit seinen Kollegen Martin Körbling, Bernd Dörken und Werner Hunstein (damals Ärztlicher Direktor) die bahnbrechende Studie über die PBST („peripheral blood stem cell transplantation") beim Menschen veröffentlicht hatte. Als größten Vorteil der PBST gegenüber der Knochenmarktransplantation hob er hervor, dass die Erholungsphase für den Patienten wesentlich verkürzt ist; schon bei dem ersten Patienten betrug sie nur zehn Tage anstatt drei bis vier Wochen wie bei der Knochenmarktransplantation erforderlich. Auch eine Allgemeinnarkose ist nicht notwendig. Ein Nachteil ist es, dass HSC im peripheren Blut äußerst rar sind; man muss sie daher aus ihrer Stammzellnische im Knochenmark erst herauslocken und mobilisieren. 

Eines der größten Transplantationszentren für Blutstammzellen

Prof. Dr. Anthony D. Ho, Ärztlicher Direktor der Medizinischen Klinik V. © Universitätsklinikum Heidelberg

Inzwischen hat sich die Verwendung von Blutstammzellen aus dem zirkulierenden  Blut als ein Standardverfahren durchgesetzt, und die Abteilung Hämatologie, Onkologie und Rheumatologie der Medizinischen Universitätsklinik Heidelberg ist mit etwa 320 Patienten pro Jahr eines der größten Transplantationszentren für Blutstammzellen in Deutschland geworden. Seit 1997 werden hier nicht nur autologe Transplantationen mit patienteneigenen Stammzellen durchgeführt, sondern mit Erfolg auch allogene Transplantationen, bei denen die Stammzellen von geeigneten Geschwister- oder Fremdspendern stammen. Für Patienten mit aggressiven Formen von Leukämie, Lymphdrüsenkrebs oder Multiplem Myelom ist diese Therapie häufig die einzige Chance auf Heilung. Die allogene Stammzelltransplantation ist eine sehr belastende und risikoreiche Therapieform, so dass sie zunächst in der Regel nur bei relativ jungen Patienten durchgeführt werden konnte. Zu den vielleicht zu wenig beachteten, weil unspektakulären Fortschritten der Medizin gehört, dass es dank verbesserter Verfahren heute praktisch keine Altersgrenze bei der allogenen Transplantation mehr gibt, betonte Ho. In Kooperation mit dem Institut für Transplantationsimmunologie der Universität Heidelberg (Direktor Prof. Dr. Gerhard Opelz) wurde 2001 das international vernetzte Heidelberger Stammzellspender-Register (HSR) ins Leben gerufen, in dem inzwischen über 50.000 potenzielle Spender registriert sind, das entscheidend dazu beiträgt, schnell einen geeigneten Spender zu finden.

Nach der ersten PBST in Heidelberg dauerte es noch zehn Jahre, bis 1995 die gesetzlichen Krankenkassen die Kostenerstattung dafür übernahmen. „Wer sich in der Entwicklung stammzellbasierter Therapien engagiert, braucht viel Zeit und viele Ressourcen", erklärte Ho auf dem Herbstforum der Deutschen Gesellschaft für Regenerative Medizin am 12. November 2010, „aber der Aufwand lohnt sich." All jenen, denen die Entwicklung nicht schnell genug geht, empfiehlt er einen Blick in die Geschichte der Stammzelltransplantation.

Hundert Jahre „Stammzelle“

Alexander A. Maximow in der Uniform eines Generals der Russischen Armee. Aufnahme zwischen 1903 und 1910. © Archiv des Pirogov Nationalen Medizinischen Zentrums, Moskau.

Vor einem Jahr feierte die internationale Wissenschaftlergemeinschaft der Hämatologen den 100. Jahrestag des Begriffs und Konzepts der „Stammzelle". Im Jahr 1909 hatte der große russische Hämatologe Alexander A. Maximow in seiner auf Deutsch geschriebenen Arbeit „Der Lymphozyt als gemeinsame Stammzelle der verschiedenen Blutelemente in der embryonalen Entwicklung und im postfetalen Leben der Säugetiere" (publiziert in „Folia Haematologica", Vol. VIII, in Berlin) nicht nur das Wort geprägt, sondern in einer genialen Einsicht sogar schon das Konzept der Stammzellmobilisierung und der zirkulierenden Stammzellen im Blut entwickelt. „Unter dem Einfluss der Stimulation können sie (die Hämozytoblasten, i.e. blutbildende Stammzellen, HSC) mobilisiert werden", schrieb Maximow, „und zu frei in den Blutgefäßen ...wandernden Elementen transformiert werden."

Danach dauerte es noch ein halbes Jahrhundert, bis der Amerikaner Edward Donnall Thomas seine bahnbrechenden Forschungen zur Behandlung von Leukämien mit Spender-Knochenmark machte, für die er dreißig Jahre später, 1990, mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet wurde. Der tatsächliche Nachweis der Existenz von Blutstammzellen im Knochenmark gelang 1961 den kanadischen Wissenschaftlern James E. Till, Ernest McCulloch und Lou Siminovitch, aber dann dauerte es noch zwanzig Jahre bis zur breiten klinischen Anwendung der Knochenmarktransplantation bei Leukämien. In der Zwischenzeit hatten der russische Forscher Alexander J. Friedenstein und seine Mitarbeiter im Knochenmark die mesenchymalen Stammzellen (MSC) als Fibroblasten-Vorläuferzellen entdeckt. MSC sind aber nicht nur für das eigentliche Bindegewebe, sondern auch für Knochen, Knorpel, Muskeln und Fettgewebe wichtig. In den letzten Jahren sind sie in den Brennpunkt der Forschung gerückt, als man ihre Rolle als Helferzellen bei der Entwicklung der Vorläuferzellen des Blutes im Knochenmark erkannte. Die Bindung zwischen HSC und MSC in der Stammzellnische des Knochenmarks ist nach heutigen Vorstellungen für das Selbsterneuerungspotenzial der Blutstammzellen  von großer Bedeutung. Die Forscher suchen daher nach Eingriffsmöglichkeiten in diese Bindungsmechanismen, um neue innovative Strategien für eine effektivere Mobilisierung der Blutstammzellen zu entwickeln. Da auch Krebsstammzellen dieselben Mechanismen benutzen, um sich zu verstecken, bieten sich hier Ansatzpunkte für zukünftige Therapien, die vor den gefürchteten späten Leukämie-Rückfällen schützen könnten, wie Ho erläuterte. Das Ziel besteht darin, die bösartigen „Schläfer"-Zellen aus ihren Nischen zu vertreiben und sie dann unschädlich zu machen.   

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