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Illustration von Blutstamm- und Vorläuferzellen, die aus hemogenen Endothelzellen während der normalen embryonalen Entwicklung hervorgehen.
Illustration von Blutstamm- und Vorläuferzellen, die aus hemogenen Endothelzellen während der normalen embryonalen Entwicklung hervorgehen.(Foto: O'Reilly Science Art)
Mittwoch, 17. Mai 2017

Hoffnung auf Leukämie-Therapie: Blutstammzellen erstmals im Labor gezüchtet

Fast 20 Jahre lang versuchen Forscher erfolglos, Blutstammzellen im Labor herzustellen. Nun schafft ein US-Team dies erstmals - ein Durchbruch für die Stammzellforschung und die Suche nach Therapien gegen Bluterkrankungen wie Leukämie oder Multiples Myelom.

Forscher haben erstmals menschliche Blutstammzellen im Labor gezüchtet. In zwei großen Schritten wandelte das Team um George Daley vom Dana-Farber Cancer Institute in Boston (US-Staat Massachusetts) sogenannte pluripotente Stammzellen zu Blutstammzellen um. Ins Knochenmark von Mäusen eingepflanzt, gingen aus diesen Stammzellen dann unterschiedliche Blutzellen hervor.

Ein Experte wertet die Arbeit als Durchbruch in der Stammzellforschung. Dies fördere nicht nur die Forschung etwa nach Arzneien, sondern könne auch zu Therapien gegen Störungen des blutbildenden Systems wie etwa Leukämie führen, sagt Frank Edenhofer von der Universität Innsbruck, der nicht an der Arbeit beteiligt war.

Aus pluripotenten Stammzellen können alle Zellarten entstehen

Hämatopoetische Stamm- und Vorläuferzellen (HSPC) aus humanen iPS-Zellen.
Hämatopoetische Stamm- und Vorläuferzellen (HSPC) aus humanen iPS-Zellen.(Foto: Rio Sugimura)

Aus pluripotenten Stammzellen können im Körper praktisch alle Arten von Zellen entstehen. "Unsere Studie deutet darauf hin, das wir dem Ziel verlockend nahe kommen, Blutstammzellen aus pluripotenten Stammzellen abzuleiten", schreibt das Team im Fachblatt "Nature". Blutbildende Stammzellen oder Blutstammzellen entstehen im Knochenmark und können sich zu sämtlichen Blutzellen wie etwa weißen und roten Blutkörperchen entwickeln. Weil die Lebensdauer dieser Zellen begrenzt ist, muss der Körper sie ständig erneuern.

Bei Erkrankungen des blutbildenden Systems wie etwa Leukämie oder Multiplem Myelom sind Patienten auf Knochenmarktransplantate eines passenden Spenders angewiesen - was mit dem Risiko einer Abstoßungsreaktion einhergeht. Deshalb suchen Forscher seit rund 20 Jahren Wege, Blutstammzellen im Labor aus Zellen von Patienten herzustellen.

Umwandlung und Reprogrammierung

Wie dies gehen kann, beschreibt nun das Team um Daley. Die Wissenschaftler wandelten zunächst menschliche pluripotente Stammzellen mit chemischen Signalen in spezielle embryonale Endothelzellen um. Sie gelten als Vorläufer von Blutstammzellen. Diese hämogenen Endothelzellen reprogrammierte das Team dann mit Hilfe von sieben Transkriptionsfaktoren, die mit Viren eingebracht wurden, zu Blutstammzellen (HSC).

Zwar waren diese hergestellten Zellen molekular nicht identisch mit natürlichen Blutstammzellen, wie die Autoren einräumen. Aber dass die Zellen funktionstüchtig sind, zeigten die Wissenschaftler, indem sie die Blutstammzellen ausgewachsenen Mäusen ins Knochenmark einpflanzten. Daraus entstanden bei den Empfängern alle wichtigen Typen von Blutzellen. Blutstammzellen dieser ersten Empfänger ließen sich dann sogar auf weitere Tiere transplantieren, in denen daraus wiederum alle wichtigen Blutzelltypen entstanden.

Wiederherstellung durch Sekundärtransplantation

Gerade diese Wiederherstellung durch Sekundärtransplantation verdeutliche die Qualität der Studie, betont der Innsbrucker Stammzellforscher Edenhofer. Das zeige, dass die Stammzellen bei den ersten und die daraus abgeleiteten dann auch bei den zweiten Empfängern eingewachsen und funktionsfähig seien. "Diese bahnbrechende Studie zeigt, dass die gewonnenen humanen Blutstammzellen in der Maus die Eigenschaften natürlicher Blutstammzellen haben und über viele Monate erhalten können", sagt der Molekularbiologe. Es spreche vieles dafür, dass sich das Resultat auf den Menschen übertragen lasse.

In einer weiteren, ebenfalls in "Nature" veröffentlichten Studie schuf ein zweites Forscherteam um Shahin Rafii vom Weill Cornell Medical College in New York ebenfalls Blutstammzellen aus embryonalen Endothelzellen.

"Einige Limitationen"

"Trotz der Aufregung, die diese beiden Arbeiten auslösen werden, gibt es einige Limitationen", schreiben Carolina Guibentif und Berthold Göttgens von der britischen Universität Cambridge in einem "Nature"-Kommentar. So müsse man prüfen, ob von den Blutstammzellen ein erhöhtes Krebsrisiko ausgehe. Dennoch seien die Arbeiten ein Meilenstein. "Auch wenn weitere Studien benötigt werden, ist die lange Reise zur Umsetzung des Versprechens, die Stammzellforschung zum direkten Vorteil von Patienten zu nutzen, damit vielleicht etwas kürzer geworden", schreiben Guibentif und Göttgens.

Der Innsbrucker Experte Edenhofer betont neben der Bedeutung für Therapien auch den Wert für die Forschung. Bislang sei der Zugang zu Patienten-eigenen Blutstammzellen schwierig gewesen, nun könne man Krankheiten wie Leukämie in der Petrischale nachstellen und systematisch analysieren. "Diese Arbeit eröffnet viele neue Wege, die bisher verschlossen waren."

Quelle: n-tv.de

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