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Zwischen Menschenklon und reprogrammierter Hautzelle

Seit einigen Wochen überschlagen sich die Ereignisse. Der nächste Durchbruch jagt einen gerade erst verkündeten Fortschritt. Wer sich für das Feld der embryonalen Stammzellforschung interessiert, kommt kaum hinterher, will er die verschiedenen Veröffentlichungen gründlich studieren. Schnell verliert im Dickicht der Publikationen die Orientierung, wer kein Experte ist. Die BIOPRO Baden-Württemberg stellt die neuen Verfahren vor und Stammzellexperten, Regenerationsbiologen, Mediziner sowie Ethiker ordnen die verschiedenen Methoden ein und erklären, wozu sie taugen oder auch nicht.

Für die größte Aufregung zumindest außerhalb des Wissenschaftsbetriebs sorgte die bisher letzte Veröffentlichung. Dem Team um den Amerikaner Andrew J. French ist es nun wohl tatsächlich gelungen, einen menschlichen Embryo aus einer Hautzelle zu klonen. Nahezu in allen Medien wurde die Online–Veröffentlichung aus Stem Cells zum Aufmacher erklärt und mehr oder weniger aufgeregt kommentiert. Allerdings fielen die Reaktionen insgesamt vorsichtiger aus als vor vier Jahren, als man dem südkoreanischen Klonfälscher Hwang so übel auf den Leim gegangen war.

Einmal ist der Beweis sicher erbracht

French und seine Kollegen haben in ihren Experimenten weibliche Eizellen entkernt und anschließend die Kerne männlicher Hautzellen eingefügt. Dieses Verfahren, das die Wissenschaftler somatischen Zellkerntransfer (SCNT) nennen, ist keineswegs neu. Es wurde bereits bei der Erschaffung des Klonschafs Dolly angewendet. Auf den Menschen allerdings ließ sich die Methode jahrelang nicht übertragen. Wie es scheint, haben sich nun aber fünf der von French erzeugten Konstrukte zu geklonten Blastozysten entwickelt. Wobei der Beweis, dass sich die Blastozyste aus der Eihülle der Spenderin und dem Kern der injizierten Hautzelle entwickelt hat, nur einmal erbracht werden konnte.
Bei geklonten menschlichen Embryonen ist noch nicht gelungen, was hier zu sehen ist: Die Gewinnung menschlicher Stammzelllinien, die sich zu spezifischen Zelltypen differenzieren lassen. Aus der Stammzellkultur konnte eine Nervenzelle generiert werden. (Quelle: Follow the Money- The Politics of Embryonic Stem Cell Research. Russo E, PLoS Biology Vol. 3/7/2005, e234/Images: Nissim Benvenisty)
Das eigentliche Ziel, das sie mit diesen Experimenten anstrebte, konnte die Gruppe um French aber nicht erreichen. Es ist ihr nicht gelungen, aus den Blastozysten embryonale Stammzelllinien heranzuziehen. Von diesen erhofft man sich, dass sie sich im Reagenzglas - von Wachstumsfaktoren angetrieben - zu unterschiedlichen Zelltypen, wie etwa Nerven-, Bauspeicheldrüsen- und Muskelzellen, oder gar zu vollständigen Organen differenzieren lassen. Dieses Ersatzgewebe soll dann zur Behandlung degenerativer Erkrankungen dienen, weshalb das gesamte Vorgehen gerne als „therapeutisches Klonen“ bezeichnet wird. Ließe sich das Verfahren so etablieren, wie sich seine Anhänger das ausmalen, könnten die Abstoßung des gezüchteten Gewebes durch das Immunsystem des Empfängers von vorneherein ausgeschlossen werden. Dann bräuchte es nur eine Körperzelle des Kranken plus eine gespendete Eizelle und das Züchten von auch genetisch passendem Ersatzgewebe wäre kein Problem mehr. Das allerdings muss wer ehrlich und seriös ist als Fernziel bezeichnen.

Die Realität im Jahr 2008 sieht anders aus. Dass es überhaupt möglich ist, aus geklonten Embryonen von Primaten Stammzellen zu gewinnen, vermeldete Nature im vergangenen November. James Bryne aus dem Labor von Shoukhrat Mitalipov hatte sich mit der SCNT bei Rhesusaffen versucht. Auch er verwendete Hautzellen und im Gegensatz zu French gelang es dem Team aus Oregon, zwei Stammzelllinien aus den Affenblastozysten heranzuziehen. Wie die Autoren berichten, ließen sie sich in unterschiedliche Zelltypen differenzieren.
James Thomson war es 1998 als Erstem gelungen, Stammzellen aus menschlichen Embryonen zu gewinnen. Er nutzte dafür so genannte überzählige Embryonen. Anders als in Deutschland, wo dieses Vorgehen nicht erlaubt ist, werden in vielen Ländern für eine künstliche Befruchtung mehr Embryonen erzeugt, als tatsächlich in die Gebärmutter eingesetzt werden. Sie werden entweder „verworfen“ oder können - nach Zustimmung der biologischen Eltern - für Forschungszwecke verwendet werden. Embryonale Stammzellen sind für die Forschung deshalb interessant, weil sie über eine einzigartige Fähigkeit verfügen: Unter entsprechenden Bedingungen können sie sich in nahezu alle verschiedenen Typen von Körperzellen entwickeln. Diese Fähigkeit wird meist als Pluripotenz bezeichnet.
Wie aus geklonten Blastozysten entwicklungsfähige Stammzelllinien zu gewinnen sind, das ist lange nicht das einzige Problem, mit dem sich Forscher auseinandersetzen müssen, die therapeutisch klonen wollen. Schwierig ist es auch, an genügend gespendete Eizellen für die Experimente heranzukommen. Britische Wissenschaftler wollen diesen Engpass nun mit Chimären umgehen. Sie planen - behördlich abgesegnet - Klonversuche mit menschlichen Zellkernen in tierischen Eihüllen. In Deutschland wäre das genauso unzulässig wie das therapeutische Klonen selbst. Hierzulande ist es nicht akzeptabel, dass man den Embryo zerstören muss, will man Stammzelllinien aus den Blastozysten heranziehen.
Patienten-spezifische Stammzellen zum Studium menschlicher Erbkrankheiten, der Rolle von mtDNA, epigenetischen, genetischen und Differenzierungsprofilen sowie der Fähigkeiten pluripotenter Stammzellen. Abkürzungen: hESC – menschliche embryonale Stammzelle
Abbildung: Patienten-spezifische Stammzellen zum Studium menschlicher Erbkrankheiten, der Rolle von mtDNA, epigenetischen, genetischen und Differenzierungsprofilen sowie der Fähigkeiten pluripotenter Stammzellen. Abkürzungen: hESC – menschliche embryonale Stammzellen, NTSC: Kerntransfer-Stammzellen; iPS-Zellen: induzierte pluripotente Stammzellen; MII: Metaphase II; mitDNA: mitochondriale DNA. Diese Abbildung wurde mit freundlicher Genehmigung von AlphaMed Press (Quelle: Cervera, R. P. und Stojkovic, M., 2008, Commentary: Somatic Cells Nuclear Transfer - Progress and Promise, Stem Cells, doi:10.1634/stemcells.2008-0025). Zur Vergrößerung bitte auf die Abbildung klicken.
Ob die Arbeiten von Robert Lanza, die Anfang Januar Online bei Cell Stem Cell veröffentlicht wurden, diesen Teil der Problematik lösen, ist umstritten. Lanza will embryonale Stammzellen gewinnen, ohne dafür Embryonen zu zerstören. Seine Gruppe nutzte weitgehend das Prinzip der in Deutschland verbotenen Präimplantationsdiagnostik. Aus menschlichen Embryonen im Achtzellstadium, die durch künstliche Befruchtung entstanden waren, entnahmen die Forscher jeweils eine Zelle. Aus den abgetrennten Einzelzellen wurden fünf Stammzelllinien kultiviert. Die übrig gebliebenen Embryonen wuchsen in der Petrischale ohne erkennbare Schäden bis zur Blastozyste heran. Dann wurden sie eingefroren. Die Idee, die hinter diesen Experimenten steht: Die so gewonnenen Stammzellen könnten später im Leben als Ausgangsstoff für körpereigenen Gewebe- und Organersatz dienen. Voraussetzung dafür wäre allerdings immer, dass man nicht via natürliche Zeugung, sondern über künstliche Befruchtung den Weg ins Leben gefunden hat.

Viele Hoffnungen sind mit dem kryptischen Kürzel iPS verbunden

Prof. Shinya Yamanaka in Heidelberg (Foto: DKFZ)
Die größten Hoffnungen – zumindest in Deutschland – richten sich gegenwärtig auf Versuche mit induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS). Nachdem es dem Japaner Shinya Yamanaka und dem deutschstämmigen Rudolph Jaenisch im vergangenen Sommer bei Mäusen gelungen war, Hautzellen direkt zu embryonalen Stammzellen zurückzuprogrammieren, ist Yamanaka dasselbe im November dann mit Menschenzellen gelungen. Inzwischen haben mehrere Veröffentlichungen diesen Erfolg bestätigt. Mit Hilfe wirkungsvoller Transkriptionsfaktoren und effizienter Genfähren haben es die verschiedenen Arbeitsgruppen geschafft, Hautzellen in einen Quasi-Embryonalzustand zurückzuprogrammieren – ohne dass dieser Weg über einen Embryo gehen müsste.

Krebserregendes Potenzial ist nicht auszuschließen

Nur lässt sich nicht ausschließen, dass die so geschaffenen Zellen ein krebserzeugendes Potenzial besitzen. Die Genfähren, die die verjüngenden Transkriptionsfaktoren ins Innere des Erbguts schaffen, sind Retroviren. Sie klinken sich mitsamt ihrer Fracht ins Genom ein - und zwar an vielen verschiedenen Stellen. Dort können sie - im ungünstigen Fall - nicht nur wichtige Erbinformationen zerstören, sie können auch in ihrer Nachbarschaft liegende Gene anschalten, die besser stumm bleiben sollten. Außerdem haben die eingesetzten Transkriptionsfaktoren zumindest zum Teil ein unbestritten krebserregendes Potenzial.

Immerhin ein zweifelhafter Bestandteil des Verjüngungscocktails, das Protoonkogen c-myc, scheint nicht zwingend nötig zu sein für die Reprogrammierung, wie Jaenisch vor wenigen Wochen zeigen konnte. Manche Forscher denken auch schon laut darüber nach, ganz auf das Einschleusen von zusätzlichen Genen für Transkriptionsfaktoren zu verzichten. Denn im Erbgut ist die Information für die Schalter, die die Reprogrammierung in Gang setzen, ohnehin vorhanden. In einer normalen Körperzelle sind sie nur still gestellt. Deshalb glauben manche Experten, es sollte möglich sein, die schlafenden Transkriptionsfaktoren mittels biochemischer Reize zu aktivieren. Doch auch bis dahin ist der Weg noch weit.

kb – 04.02.08
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