Was sind Stammzellen?

Stammzellen sind undifferenzierte Zellen, die die Fähigkeit haben, jede beliebige menschliche Zelle im Körper zu werden. Um als Stammzelle zu gelten, müssen Zellen zwei Eigenschaften aufweisen. Die erste ist die Fähigkeit, sich unbegrenzt zu replizieren, um Nachkommen zu produzieren, die genau denen der Ursprungszelle entsprechen. Der zweite Unterschied zu Krebszellen besteht in der Fähigkeit, einen spezialisierten Zelltyp hervorzubringen. 1

Bei Erwachsenen stammen Stammzellen aus dem Knochenmark . Sie sind für die Reparatur beschädigter Gewebe und die Bildung neuer Zellen beim Wachstum von Organismen von entscheidender Bedeutung.

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 entscheidender Bedeutung sein könnten.

Arten von Stammzellen

Es gibt drei Arten von Stammzellen:

• Embryonale Stammzellen stammen aus Embryonen, die im Rahmen einer In-vitro-Fertilisation entstanden sind. Diese Zellen werden normalerweise der Wissenschaft gespendet. Sie sind pluripotent und können sich daher im Körper zu mehr als einem Zelltyp 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. Beispielsweise kann eine Stammzelle aus der Haut (eine Epithelzelle) nur Hautzellen bilden, oder eine Stammzelle aus dem Blut (eine hämatopoetische Zelle) kann nur Blutzellen bilden. 
• Induzierte pluripotente Stammzellen (iPs) werden in einem Labor hergestellt. Adulte Stammzellen werden zu Stammzellen umgestaltet. Diese Zellen sind wie ihre Ursprungszellen multipotent. Obwohl die ersten iPs-Zellen bereits im Jahr 2006 hergestellt wurden, müssen Wissenschaftler noch herausfinden, wie man erwachsene Zellen in pluripotente Stammzellen umprogrammieren kann. 2

Einsatzmöglichkeiten der Stammzelltherapie

Derzeit werden zur Behandlung von Krankheiten nur Blutstammzellen (sogenannte hämatopoetische Zellen) eingesetzt. Diese Zellen kommen im Knochenmark vor 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 der Fanconi-Anämie leiden, die zum Versagen des Knochenmarks führen.

Pluripotente Stammzellen wurden beim Menschen noch nicht therapeutisch eingesetzt, da viele der frühen Tierversuche zur Bildung ungewöhnlicher solider Tumoren, sogenannter Teratome , führten . Teratome bestehen aus einer Mischung von Zelltypen aller frühen Keimschichten.

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

• Schaffung von insulinproduzierenden Zellen, die auf den Glukosespiegel bei Tieren mit Diabetes reagieren
• Schaffung neuer myelinisierter Neuronen für Tiere mit akuten Rückenmarksverletzungen und
• Schaffung neuer Netzhautepithelzellen für Tiere mit Sehbehinderungen. 

Kommerzielle Unternehmen verhandeln derzeit mit der FDA über die Möglichkeit, zu Versuchen am Menschen überzugehen. Andere Tierstudien wurden zur Behandlung verschiedener Krankheiten wie Parkinson, Muskeldystrophie und Herzinsuffizienz durchgeführt. 3

Mögliche Behandlungen

Die Stammzellenforschung schreitet rasant voran und kann Ihrer Gesundheit eher früher als später zugute kommen. Forscher gehen davon aus, dass Stammzellen zur Bildung neuer Gewebe im Gehirn, Herzen, der Leber und vielen anderen Organen verwendet werden.

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

Auch wenn Tierversuche vorläufiger Natur sind, bieten sie doch großartige Einblicke in die Zukunft der Stammzellenforschung und ihr Potenzial in der modernen Medizin.

Herausforderungen in der Stammzellforschung

Die Stammzelltherapie ist zu einem sehr vielversprechenden und fortgeschrittenen 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 Forschung zu Stammzellen betrieben werden, bevor ihre Verwendung ausgeweitet werden kann. Zu den Herausforderungen gehören:

• Wissenschaftler müssen zunächst vollständig verstehen, wie Stammzellen in Tiermodellen funktionieren.
• Die Effizienz der stammzellgesteuerten Differenzierung muss verbessert werden, um Stammzellen für einen normalen Patienten zuverlässiger und vertrauenswürdiger zu machen.
• Die Transplantation neuer, voll funktionsfähiger Organe, die durch Stammzelltherapie hergestellt wurden, würde die Schaffung von Millionen funktionierender und biologisch korrekt kooperierender 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 großes Hindernis für eine erfolgreiche Stammzelltransplantation. Daher müssen Versuche am Menschen niedrige Ablehnungsraten bestätigen.
• Um DNA-Probleme zu lindern, muss ein effizienterer Prozess zur Herstellung von Stammzellen entwickelt werden.
• Die medizinische und wissenschaftliche Gemeinschaft muss sich über den Umfang, die Anwendungsbedingungen und die Nebenwirkungen der Stammzellbehandlung einigen.
• Manche Menschen mögen die Verwendung menschlicher embryonaler Stammzellen moralisch und ethisch umstritten finden. 4

Wie weit sind wir entfernt?

Während das Versprechen der Stammzelltherapie als Heilmittel oder Behandlung für eine Vielzahl von Krankheiten hochgepriesen wird, muss noch viel mehr Forschung betrieben werden, bevor es sich um eine praktikable therapeutische Behandlungsoption handelt. Folgende Hürden müssen überwunden werden: 3

• Der Bedarf an mehr menschlicher Forschung. Die Genetik von Mäusen und Menschen unterscheidet sich, daher muss mehr Forschung zu den einzigartigen Unterschieden zwischen der menschlichen pluripotenten und multipotenten Zellbiologie betrieben werden. 
• Das gemeinsame Merkmal der unbegrenzten Zellteilung zwischen Krebszellen und pluripotenten Stammzellen muss besser verstanden werden, um die Entstehung von Krebs zu verhindern.
• Die Fähigkeit, große Mengen der richtigen Zellen im richtigen Differenzierungsstadium zu erwerben, muss gemeistert werden.
• Es müssen spezifische Protokolle entwickelt werden, um die Produktion, das Überleben und die Integration transplantierter Zellen zu verbessern.
• Klinische Studien müssen abgeschlossen werden, um die Sicherheit und Wirksamkeit der Stammzelltherapie zu gewährleisten. 

Viele in der Wissenschaft glauben, dass wir noch weit davon entfernt sind, die Stammzelltherapie routinemäßig einzusetzen, und berufen sich dabei vor allem auf Gesundheits- und Sicherheitsbedenken. Fortschritte in der Medizintechnik könnten jedoch die Forschungskapazitäten von Wissenschaftlern, die diese relevanten Fragen beantworten möchten, beschleunigen.

Was kommt als nächstes?

Um derart komplizierte Verfahren allgemein und flächendeckend zur Anwendung zu bringen, ist eine interdisziplinäre und internationale Zusammenarbeit erforderlich. Obwohl sich die Stammzellenforschung noch in einem frühen Stadium befindet, werden derzeit in den USA klinische Studien durchgeführt. Wenn Sie daran interessiert sind, diese Therapie zur Behandlung einer bestimmten Erkrankung auszuprobieren, fragen Sie Ihren Arzt nach Studien, die in Ihrer Region möglicherweise verfügbar sind.