Montag, 16. Mai 2011

Embryonale Stammzellenforschung: Grenzen wissenschaftlicher Hoffnung

Sind induzierte pluripotente Stammzellen der Ausweg aus dem Ethik Dilemma der sogenannten lebenswichtigen embryonalen Stammzellforschung? Ein Gastkommentar von Edith Breburda

Kisslegg (kath.net) Oft hören wir, dass induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) ethisch unbedenklich sind um bisher unheilbare Krankheiten zu heilen oder Ersatzorgane zu schaffen. Als natürlich pluripotent bezeichnet man embryonale Stammzellen, die gewonnen werden, indem man einen Embryo fünf Tage nach seiner Befruchtung im sogenannten Blastozystenstadium abtötet, um die Zellen, die sich im Embryoblast befinden, zu entnehmen. Der Embryoblast besteht aus Stammzellen, die neun Monate brauchen, damit ein vollkommen ausgestattetes lebensfähiges Baby entsteht. Pluripotente Stammzellen haben das Potential, sich in über 220 Körperzellen zu entwickeln.

Forscher werden von der Idee geleitet, diese Zellen außerhalb des Uterus, in der Petrischale, in jene Organe umzuwandeln, die sie benötigen. Embryos bekommt man in den USA u.a. von Fruchtbarkeitskliniken. Sie sind in -80 Grad flüssigem Stickstoff tiefgefroren. Man argumentiert, dass sonst diese Embryos entsorgt werden müssten, weil die leiblichen Eltern sie nicht wollten und Lagerungskosten zu hoch seien.

2007 haben Forscher aus Madison, Wisconsin/USA und Japan unabhängig voneinander induzierte pluripotente Stammzellen "geschaffen". Man hat dazu bereits differenzierte Zellen genommen, nämlich Hautzellen, und hat die Entwicklungsuhr zurückgedreht, soweit, bis der genetische Code wieder dem von embryonalen Stammzellen gleich zu sein schien. Aber sind natürliche embryonale pluripotente Stammzellen wirklich identisch mit induzierten pluripotenten Stammzellen? Weiterhin bleibt die Frage bestehen, wie man diese undifferenzierten Zellen in Nervenzellen oder Leberzellen umwandelt. Egal welcher Ausgangszellen ich mich bediene.

Menschliche embryonale Stammzellen galten angesichts der Fortschritte bei der Reprogrammierung von Hautzellen für viele Forscher bereits als überholt. Jetzt zeigten US-amerikanische Studien gravierende Unterschiede zwischen den embryonalen Stammzellen und den induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS).

Seit mehr als 13 Jahren versuchen nämlich Wissenschaftler mit ethisch stark umstrittenen menschlichen embryonalen Stammzellen Krankheiten, wie z. B. Alzheimer, Krebs, Diabetes oder Parkinson, zu heilen. Trotz vieler Fortschritte im Labor und im Tierversuch gibt es bis jetzt noch keine sichere Stammzelltherapien. Bei den vielen durch die Stammzell-Forschung entstandenen ungelösten Problemen handelt es sich um Kontaminationen der Zellen, Tumorbildung und unkontrolliertes Wachstum. Die Wege der Differenzierung in geeignete Zelltypen, die Zellintegration, das Wachstum und die Heilungseffekte sind unklar und es fehlt an Strategien zur Überwindung immunologischer Reaktionen. Abstoßungsreaktionen sind nach wie vor unbeherrschbare Komplikationen.

Durch genetische Reprogrammierung von Hautzellen konnten vor vier Jahren sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) erzeugt werden, die sich wie embryonale Stammzellen verhalten: Sie sind extrem teilungsfreudig und pluripotent, d.h. potentiell zu jeder beliebigen Körperzelle, ob Nerven-, Knochen- oder Drüsenzelle, verwandelbar. Viele Wissenschaftler hatten gehofft, daß das neue Forschungsfeld mit den ethisch unbedenklichen iPS -Zellen das ethische Dilemma der Forschung mit embryonalen Stammzellen auflösen könne. Seit einiger Zeit aber häufen sich Berichte, nach denen die iPS-Zellen doch nicht die gleichen Eigenschaften haben wie embryonale Stammzellen, die aus getöteten menschlichen Embryos gewonnen werden.

Zwischen den echten embryonalen Stammzellen - dem "Gold-Standard" - und den in der Petrischale erzeugten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) sind gravierende Unterschiede im Aktivitätsmuster vieler Gene festgestellt worden. In den zu reprogrammierenden Körperzellen ist der Hauptteil des Erbgutes inaktiviert, da die Zellen ja selbst ausdifferenziert sind. Während der Differenzierung lagern sich Methylketten auf die DNA. Ein entscheidender, wenn nicht sogar der limitierende Faktor der Reprogrammierung besteht darin, daß die DNA erst wieder aufgeschlossen werden muß. Dies geschieht durch eine Demethylierungsreaktion, die jedoch völlig unbekannt ist. Zurückprogrammierte iPS-Zellen haben genetische Schäden (Mutationen) und ein Krebsrisiko. Hautzellen lassen sich nicht vollständig in den pluripotenten embryonalen Zustand zurückverwandeln. Sie behalten einen Teil ihrer alten Eigenschaften. Ihre ursprüngliche epigenetische Programmierung wird nicht vollständig gelöscht. Ihr Einsatz wird dadurch erschwert.

Einige chemische Veränderungen der Erbsubstanz bleiben bei der Reprogrammierung erhalten. Die Erbinformation oder der so genannte Pathway (Syntheseweg) der Differenzierung einer Zelle in eine der 220 spezifisch verschiedenen Organzellen des Organismus liegt nur in der embryonalen Zelle frei. Bei einer Reprogrammierung bleibt diese Erbinformation geblockt, womit eine Anwendbarkeit von iPS-Zellen fraglich wird. Auch die geringe Ausbeute der zurückgezüchteten iPS-Zellen könnte damit erklärt werden.

Bisher hatte man angenommen, aber nie überprüft, daß die aus Hautzellen eines Patienten erzeugten induzierten pluripotenten Stammzellen vom Immunsystem als körpereigene Zellen angesehen und toleriert werden. Jetzt zeigten Tierversuche US-amerikanischer Biologen vom Institute for Biological Studies im kalifornischen La Jolla, dass injizierter iPS-Zellen zur Abstoßung des neuen Gewebes führen. Deswegen sind weitere langwierige, zeitaufwendige und kostspielige Untersuchungen nötig bevor iPS-Zellen in der Therapie sicher eingesetzt werden können.

Viele Forscher beharren darauf, daß embryonale Stammzellen unumstritten am besten für die Regenerationsmedizin geeignet sind und alle anderen Forschungsrichtungen nur Zeitverschwendung seien. Forschungsaktivitäten mit humanen embryonalen Stammzellen werden in den USA seit kurzem wieder staatlich finanziert. Ein Ausweg aus dem Ethik-Dilemma der embryonalen Stammzellforschung ist noch weiter entfernt als gedacht. 

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