Zu große UnterschiedeMäusestammzellen kein Ersatz
Embryonale Stammzellen von Maus und Mensch unterscheiden sich so stark voneinander, dass die tierischen die menschlichen in vielen Experimenten nicht ersetzen können.
Führende deutsche Forscher um Boris Greber und Professor Hans Schöler vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster konnten anhand einer Studie zeigen, dass tierische Zellen auf Wachstumssignale anders reagieren als menschliche.
"Das heißt letztlich, dass viele Voruntersuchungen an tierischen Zellen gerade bei medizinisch relevanten Projekten unter Umständen nicht nur nichts nützen. Die Ergebnisse aus solchen Vorab-Tests können sogar irreführend sein", erklärte Schöler. Daher seien menschliche embryonale Stammzellen für die Forschung auch weiterhin "unverzichtbar". Die Resultate sind im Journal "Cell Stem Cells" publiziert.
Mäuse gelten in vielerlei Hinsicht als Modell für den Menschen. Die genetische Grundausstattung ist weitgehend gleich, viele für den Menschen wichtige Tests werden daher am Millionenheer der Labormäuse erprobt. Dazu gehören auch Experimente mit embryonalen Stammzellen: Was an jenen der Maus herausgefunden wird, soll vielfach auch für den Menschen gelten, so die verbreitete Hoffnung. Doch viele solcher Tests sind häufig nutzlos – und führen mitunter sogar in die Irre, erklären Schöler und Greber nun.
Fälschlicherweise gleichgesetzt?
Bereits seit längerer Zeit ist bekannt, dass sich embryonale Zellen (ES-Zellen) von Mensch und Maus erheblich unterscheiden. Bestimmte Signalstoffe, mit denen man Maus-Zellen dazu anregen kann, sich zu Leber-, Nerven- oder Muskelzellen zu entwickeln, rufen in menschlichen ES-Zellen keine oder ganz andere Wirkungen hervor, heißt es in Münster.
Im Mittelpunkt der Untersuchung stehen Epiblast-Stammzellen (EpiSC) aus der Maus. Diese stammen aus einem späteren Stadium der Embryonalentwicklung. Sie werden nicht (so wie die klassischen embryonalen Zellen) aus einem wenige Tage alten Embryo gewonnen. Sie stammen aus einem Embryo, der sich gerade in der Gebärmutter eingenistet hat (Epiblast-Stadium).
Und obwohl die Epiblast-Stammzellen in ihrer Entwicklung bereits weiter fortgeschritten sind, schienen sie den ES-Zellen des Menschen stärker zu ähneln als die klassischen embryonalen Stammzellen der Maus, erklären die Münsteraner Max-Planck-Forscher. "In der allgemeinen wissenschaftlichen Diskussion wurden Epiblast-Stammzellen der Maus daher humanen ES-Zellen quasi gleich gesetzt", ergänzte Greber.
Aber stimmt das tatsächlich? Um diese Frage zu klären, prüfte das Team, wie Maus-Epiblast- und menschliche embryonale Stammzellen auf verschiedene Wachstumsfaktoren und Hemmstoffe reagieren. Die Beobachtung: Während ein Wachstumsfaktor namens FGF die Selbsterneuerung der menschlichen ES-Zellen aktiv unterstützte, war dies bei Epiblast-Zellen der Maus nicht der Fall.
Techniken unausgereift
Auch künftig, so betont Schöler daher, seien menschliche embryonale Stammzellen für die Forschung unverzichtbar. "Die jüngsten Erfolge auf dem Gebiet der Reprogrammierung von ausgereiften menschlichen Körperzellen erzeugen mitunter den Eindruck, dass Versuche mit menschlichen ES-Zellen inzwischen überflüssig sind. Aber dieser Eindruck täuscht."
Weder die Techniken zur Umprogrammierung noch jene zur zielgerichteten Differenzierung von Zellen seien bislang ausgereift. Und nur ein Bruchteil der Zellen, die die Forscher mit ihren Rezepten behandeln, weist anschließend die richtigen Eigenschaften auf. Und nur durch aufwendige, langwierige Tests lassen sich die erfolgreich umgewandelten Zellen unter einer Vielzahl von unvollständig reprogrammierten Zellen identifizieren, warnt die Gruppe.
"Unsere jüngste Studie belegt, dass tierische Modellsysteme für etliche solcher Tests unzulänglich sind", sagt Schöler. Sein Plädoyer: "Gerade, wenn es darum geht, sichere und wirksame Stammzelltherapien zu entwickeln, werden wir auch künftig humane ES- Zellen als Goldstandard zum Vergleich brauchen. Lange Voruntersuchungen an tierischen Zellen bergen in diesen Fällen die Gefahr, dass wir wertvolle Zeit und Ressourcen vergeuden."