Was sind Stammzellen?

Stammzellen sind undifferenzierte Zellen, die die Fähigkeit haben, jede menschliche Zelle im Körper zu werden. Um als Stammzelle zu gelten, müssen Zellen zwei Eigenschaften aufweisen. Die erste ist die Fähigkeit, sich in unbegrenzter Weise zu replizieren, um exakt dieselben Nachkommen wie die Ursprungszelle zu produzieren. Die zweite, die es von Krebszellen unterscheidet, ist die Fähigkeit, einen spezialisierten Zelltyp hervorzubringen.1

Bei Erwachsenen stammen Stammzellen aus dem Knochenmark. Sie sind von entscheidender Bedeutung, um beschädigtes Gewebe zu reparieren und neue Zellen zu bilden, während Organismen wachsen.

Da sich Stammzellen im Körper zu spezialisierten Zellen entwickeln können, glauben einige Forscher, dass stammzellbasierte Therapien bei der Behandlung schwerer Krankheiten wie Typ-1-Diabetes, Rückenmarksverletzungen, Alzheimer und Schlaganfällen von wesentlicher Bedeutung sein können.

Arten von Stammzellen

Es gibt drei Arten von Stammzellen:

• Embryonale Stammzellen stammen aus Embryonen, die während eines In-vitro-Fertilisationsverfahrens gebildet wurden. Diese Zellen werden normalerweise der Wissenschaft gespendet. Sie sind pluripotent und können sich daher zu mehr als einem Zelltyp im Körper entwickeln.

• Adulte Stammzellen ersetzen alte Zellen und versorgen den wachsenden Organismus mit neuen Zellen. Adulte Stammzellen sind multipotent, das heißt, sie können sich zu einigen Körperzellen entwickeln, zu anderen jedoch nicht. Zum Beispiel kann eine Stammzelle aus der Haut (eine Epithelzelle) nur Hautzellen oder eine Stammzelle aus dem Blut (eine hämatopoetische Zelle) nur Blutzellen herstellen.

• Induzierte pluripotente Stammzellen (iPs) werden in einem Labor hergestellt. Adulte Stammzellen werden zu Stammzellen umgebaut. Wie ihre Urheber sind diese Zellen multipotent. Obwohl die ersten iPs-Zellen 2006 hergestellt wurden, müssen Wissenschaftler noch herausfinden, wie man adulte Zellen in pluripotente Stammzellen umprogrammieren kann.2

Anwendungen der Stammzelltherapie

Derzeit werden nur Blutstammzellen (sogenannte hämatopoetische Zellen) zur Behandlung von Krankheiten verwendet. Diese Zellen befinden sich im Knochenmark und werden bei Knochenmarktransplantationen verwendet.

Hämatopoetische Zellen bilden alle anderen Arten von Blutzellen, daher sind diese Zellen für die Bildung neuer Zellen bei Krebspatienten von entscheidender Bedeutung, die ihre Blutzellen während einer Bestrahlung oder Chemotherapie verloren haben oder an genetischen Erkrankungen wie Fanconi-Anämie leiden, die zum Versagen des Knochenmarks führen.

Pluripotente Stammzellen wurden beim Menschen noch nicht therapeutisch eingesetzt, da viele der frühen Tierstudien zur Bildung von ungewöhnlichen soliden Tumoren, sogenannten Teratomen, führten. Teratome bestehen aus einer Mischung von Zelltypen aller frühen Keimblätter.

In neueren Tierstudien wurden reifere pluripotente Zellen mit begrenzter Proliferationskapazität mit viel größerem Erfolg verwendet. Einige Beispiele sind:

• Herstellung von insulinproduzierenden Zellen, die auf den Glukosespiegel für Tiere mit Diabetes reagieren

• Schaffung neuer myelinisierter Neuronen für Tiere mit akuten Rückenmarksverletzungen und

• Schaffung neuer Netzhautepithelzellen für Tiere mit Sehbehinderung.

Kommerzielle Unternehmen befinden sich derzeit in Verhandlungen mit der FDA über die Möglichkeit, Studien am Menschen voranzutreiben. Andere Tierstudien wurden durchgeführt, um verschiedene Krankheiten wie Parkinson, Muskeldystrophie und Herzinsuffizienz zu behandeln.3

Mögliche Behandlungen

Die Stammzellforschung schreitet schnell voran und kann Ihrer Gesundheit eher früher als später helfen. Forscher gehen davon aus, dass Stammzellen verwendet werden, um neues Gewebe in Gehirn, Herz, Leber und vielen anderen Organen zu schaffen.

Zum Beispiel könnten Gesundheitsdienstleister eines Tages Menschen mit chronischen Herzerkrankungen behandeln, indem sie gesunde Herzmuskelzellen in einem Labor züchten und sie in geschädigte Herzen transplantieren. Andere Behandlungen könnten auf Krankheiten wie Typ-1-Diabetes, Rückenmarksverletzungen, Alzheimer und rheumatoide Arthritis abzielen.

Tierversuche sind zwar vorläufig, bieten aber einen guten Einblick in die Zukunft der Stammzellforschung und ihr Potenzial in der modernen Medizin.

Herausforderungen in der Stammzellforschung

Die Stammzelltherapie ist zu einem sehr vielversprechenden und fortschrittlichen wissenschaftlichen Forschungsthema geworden, aber wie alle bahnbrechenden wissenschaftlichen und medizinischen Fortschritte müssen Stammzellen auf ethische und sichere Verwendung überprüft werden. Daher muss noch viel mehr an Stammzellen geforscht werden, bevor ihre Verwendung ausgeweitet werden kann. Zu den Herausforderungen zählen:

• Wissenschaftler müssen zunächst vollständig verstehen, wie Stammzellen in Tiermodellen funktionieren.

• Die Effizienz der stammzellgerichteten Differenzierung muss verbessert werden, um Stammzellen für einen regelmäßigen Patienten zuverlässiger und vertrauenswürdiger zu machen.

• Die Transplantation neuer, voll funktionsfähiger Organe aus der Stammzelltherapie würde die Schaffung von Millionen von funktionierenden und biologisch genau zusammenarbeitenden Zellen erfordern.

• Die Identifizierung und Isolierung von Stammzellen aus dem Gewebe eines Patienten ist eine große Herausforderung.

• Die Abstoßung durch das eigene Immunsystem ist ein Haupthindernis für eine erfolgreiche Stammzelltransplantation. Daher müssen Humanstudien niedrige Ablehnungsraten bestätigen.

• Ein effizienterer Prozess zur Herstellung von Stammzellen muss entwickelt werden, um DNA-Probleme zu mildern.

• Die medizinische und wissenschaftliche Gemeinschaft müssen sich hinsichtlich des Umfangs, der Anwendungsbedingungen und der Nebenwirkungen der Stammzellbehandlung abstimmen.

• Manche Leute finden die Verwendung menschlicher embryonaler Stammzellen moralisch und ethisch umstritten.4

Wie weit sind wir entfernt?

Während das Versprechen der Stammzelltherapie als Heilmittel oder Behandlung für eine Vielzahl von Krankheiten hoch gelobt wird, muss noch viel mehr Forschung betrieben werden, bevor sie zu einer praktikablen therapeutischen Behandlungsoption wird. Zu den folgenden Hindernissen, die es zu überwinden gilt, gehören:3

• Die Notwendigkeit für mehr Humanforschung. Die Genetik von Mäusen und Menschen ist unterschiedlich, daher müssen die einzigartigen Unterschiede zwischen der menschlichen pluripotenten und multipotenten Zellbiologie mehr erforscht werden.

• Das gemeinsame Merkmal der unbegrenzten Zellteilung von Krebszellen und pluripotenten Stammzellen muss besser verstanden werden, um eine Krebsentstehung zu vermeiden.

• Die Fähigkeit, große Mengen der richtigen Zellen im richtigen Differenzierungsstadium zu erwerben, muss beherrscht werden.

• Spezifische Protokolle müssen entwickelt werden, um die Produktion, das Überleben und die Integration von transplantierten Zellen zu verbessern.

Was kommt als nächstes?