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Menschliche embryonale Stammzellen:

eine experimentelle und therapeutische Ressource?

Siddharthan Chandran, MRCP, PhD, Abteilung für Klinische Neurowissenschaften, Zentrum für Hirnregeneration, Universität Cambridge, Cambridge, UK

Im vergangenen Jahrzehnt kam es zu einer beispiellosen Explosion des Interesses an Stammzellen im Allgemeinen und menschlichen embryonalen Stammzellen (ES) im Besonderen, das abwechselnd Hoffnung und Angst bei vielen Gruppen erzeugt hat, von den bekannten Interessensvertretern hin zu politischen Entscheidungsträgern und Ethikern.

ES – das ultimative Ersatzteillager?

Die meisten Stammzellen sind darauf beschränkt, Zellen herzustellen, die zu ihrem Herkunftsgewebe gehören. Nervenstammzellen erzeugen zum Beispiel Nervenzellen. Menschliche embryonale Stammzellen (ES) können zu allen Zelltypen werden (mehr als 200), aus denen ein Mensch besteht. Die doppelte Eigenschaft der Selbsterneuerung und Pluripotenz (unbeschränkte Spezialisierung) bedeutet, dass ES sich als ultimatives Ersatzteillager herausstellen könnten.

Woher stammen sie?

ES sind Stammzellen aus Embryonen (vier bis fünf Tage alt), die aus Reproduktionskliniken stammen. Diese Embryonen wurden außerhalb des Körpers (in vitro) befruchtet und nach einer Einverständniserklärung zu Forschungszwecken zur Verfügung gestellt. Die entnommenen Zellen werden anschließend auf einer Zellschicht als Wachstumsunterlage in Gegenwart spezieller substrathaltiger Nährstoffe (Zellkultur) gezüchtet. Im Laufe der Zeit vermehrt sich die ES, wächst aus der ersten Schale heraus und wird auf mehrere andere Schalen verteilt. Dieser Prozess führt am Ende zur Erzeugung vieler Millionen ES, alle aus einigen wenigen anfänglichen ES.

Wie kann die Wissenschaft durch ES ein größeres Wissen über MS erlangen?

Die Behandlung von MS hat zwei Ziele: Prävention und Reparatur von Schäden. Trotz wichtiger Fortschritte bei der Behandlung (krankheitsmodifizierende Medikationen), welche die Rezidivrate senken, und einigen neuen Hinweisen darauf, dass eine frühzeitige Behandlung die Invalidität eventuell beschränken kann, stehen keine sinnvollen Therapien zur Prävention oder Reparatur einer bestehenden Invalidität zur Verfügung.

Die Entwicklung von Therapien erfordert ein besseres Verständnis für die Art des Krankheitsverlaufs und die fehlende Heilung. Derzeit werden viele Tiermodelle verwendet, um mehr über MS zu erfahren. Auch wenn diese überaus hilfreich sind, ist die Notwendigkeit, menschliche Zellen zu untersuchen, immer noch sehr hoch. Bis zur Entdeckung der ES war es einfach nicht möglich, menschliche Zellen umfassend zu untersuchen.

Eine unschätzbare Forschungsressource für MS- Forscher wäre der Zugang zu unbegrenzten Mengen an menschlichen Nervenzellen und Oligodendrozyten. ES machen dies möglich. Um diese Möglichkeit zu nutzen, muss die Wissenschaft zuerst den Prozess oder die Signale verstehen, die eine ES dazu bringen, zu einer Nervenstammzelle und dann zu einer Nervenzelle oder einem Oligodendrozyten zu werden.

Viele Forschungsarbeiten richten sich auf dieses Thema und stützen sich dabei stark auf Erkenntnisse aus Studien über die Entwicklung von Tieren. Sobald diese chemischen Signale nachvollzogen werden können, können sie unter kontrollierten Bedingungen angewendet werden, um ES anzuregen, ausschließlich zu Nervenstammzellen, Neuronen oder Oligodendrozyten zu werden.

Wenn unbegrenzte Mengen an menschlichen Nerven- und Oligodendrozytenzellen verfügbar wären, könnte man sich mit wichtigen Fragen beschäftigen. Zum Beispiel einer Vertiefung der Kenntnisse über die chemischen Signale zwischen Nervenzellen und Oligodendrozyten und wie diese Kommunikation bei MS unterbrochen wird. Dieses Wissen könnte zu Therapien führen, die den korrekten Zelldialog bei Menschen mit MS wieder herstellen und damit die Regenerierung fördern. Aus diesem Grund interessiert sich die pharmazeutische Industrie besonders für ES. Ein ausreichender Bestand an menschlichen Zellen würde eine einzigartige Möglichkeit bieten, neue Wirkstoffe zu testen und zu entdecken.

Spielen Zellen aus ES zur Verwendung bei MS eine Rolle?

Es ist unbestreitbar, dass ES einen praktisch unbegrenzten Bestand an Nervenzellen als experimentelles Hilfsmittel und als Hilfsmittel zum Finden von Wirkstoffen erzeugen können.

Das geschädigte Nervensystem bei MS-Patientenkann sich selbst regenerieren. Eine endogene Regeneration findet statt, wenn die Oligodendrozytenzellen eine neue Isolierung um die beschädigten Nerven legen und damit in gewisser Weise ein schützendes „Pflaster“ bilden, das als Remyelinisierung (Regenerierung der Markscheide) bekannt ist. Leider ist bei MS eine solche Regenerierung begrenzt und unzureichend. Stammzellen könnten eine Remyelinisierung aktivieren, indem sie entweder als Zellreservoir für unterstützende Faktoren dienen, die den Schaden begrenzen, und/oder die endogene Remyelinisierung aktivieren. Darüber hinaus können Zellen aus Stammzellen, besonders Oligodendrozyten, verwendet werden, um geschädigte Bereiche direkt zu reparieren. Tiermodelle der MS unterstützen diese Idee. Angesichts der Tatsache, dass Läsionen bei MS in verschiedenen Bereichen des ZNS auftreten können, stellt die Methode zur Verabreichung dieser remyelinisierenden Zellen jedoch eine konzeptionelle Hürde dar. Neuste Erkenntnisse lassen darauf hoffen, dass eine intravenöse Zufuhr von Nervenstammzellen die Verbreitung von Zellen in ausgedehnte geschädigte Bereiche ermöglicht, ein Konzept, das als „Homing“ bekannt ist. Bevor Stammzellen für klinische Versuche in Frage kommen, müssen jedoch noch wichtige Themen bewältigt werden. Dazu zählt die Entwicklung klinisch kompatibler ES und Methoden, um den Ausschluss von „schädlichen“ ES aus Präparaten mit „therapeutischen“ Nervenstammzellen zu garantieren.

Schlussfolgerung

Die Wissenschaft im Bereich der ES wächst rapide. Die Bereitstellung einer unbegrenzten Menge an menschlichen Nervenzellen für experimentelle Studien beschleunigt unser Verständnis und daher die Entwicklung neuer Therapien für MS. Zusammen bildet dies die Grundlage für einen vorsichtigen Optimismus, dass sich aus ES sinnvolle Therapien herleiten lassen.