Direkte Reprogrammierung:
Ohne Stammzellen geht es auch

In Kürze
Embryonale Stammzellen können zu Krebs auswachsen - ein gravierender Nachteil bei der Entwicklung von Stammzell­therapien. Ihre künstlich erzeugten Vettern, die iPS-Zellen, sind eine noch größere Gefahrenquelle. Forscher suchen daher intensive nach Wegen, dieses Problem sicher zu lösen. Eine Möglichkeit: Reichlich vorhandene Körperzellen direkt in die gewünschte Gewebezelle um­programmieren - ohne ein gefährliches Zwischenstadium.
Durch das geziele Einschleusen von Genen kann man die Identität einer Zelle verändern. Je nach nach Wahl der Gene entsteht eine Stammzelle oder eine Gewebezelle.
Die ersten Schritte sind getan. Forscher können Hautzellen direkt in Herz-, Blut- oder Nervenzellen umwandeln. Die Reprogrammierung verläuft zum Teil sogar erstaunlich effizient. Liegt hier die Zukunft der Stammzelltherapie?
Wer viel kann, ist manchmal gefährlich. Das trifft auch auf die mächtigste Stammzellart zu, die pluripotente Stammzelle (also embryonale und iPS-Zellen). Aus ihnen entstehen alle Körpergewebe, aber eben auch eine seltene Form von Krebs. Das Teratom (grch. für "schreckliche Geschwulst")
erzeugt in einem einzigen Tumor unterschiedliche Gewebe: Es kann Haare, Knochen und Zähne enthalten. Auch wenn es sich oft gutartig verhält, ist es als möglicher Nebeneffekt kaum zu tolerieren.

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In Kürze

  • Gewebezellen können direkt in andere Gewebezellen umprogrammiert werden
  • das Einschleusen ausgewählter Gene verändert die Identität der Zellen
  • die Methode ähnelt der iPS-Zelltechnologie, bei der aber Stammzellen entstehen
  • fehlende ethische Probleme und eine minimierte Krebsgefahr könnten diese Zellen ideal für die regenerative Medizin machen
Daher enthalten die kürzlich angelaufenen Studien - entgegen ihrer gebräuchlichen Bezeichnung - auch gar keine embryonalen Stammzellen mehr. Vor einer Anwendung am Menschen muss sichergestellt sein, dass nur noch fertige Gewebezellen eingespritzt werden. Und das ist äußerst schwierig: Die beteiligten Firmen mussten jahrelang einen Rekordaufwand betreiben, bevor die amerikanischen Behörden die Studien als vertretbar einstuften.
Vor diesem Hintergrund wird klar, was die direkte Program­mierung so attraktiv macht. Ein verringertes oder gar gänzlich eliminiertes Krebsrisiko ist nicht nur gut für den Patienten, auch die Firmen sparen viel Zeit und Kosten - bei deutlich erhöhten Erfolgsaussichten. Ethische Bedenken können erst gar nicht aufkommen. Und sogar das Optimum der Stammzell­therapie läge in Reichweite: Menschen werden durch ihre eigenen Zellen geheilt. So die Utopie, aber was ist bislang Realität?
Die direkte Reprogrammierung greift auf die gleichen Methoden zurück, welche die Herstellung der iPS-Zellen ermöglichen. In normale Gewebezellen werden Gene eingeschleust, die die Steuerung übernehmen und die Identität der Zelle verändern. Nur sind die Gene so gewählt, dass keine pluripotenten Stammzellen entstehen, sondern andere Gewebezellen - ohne jeden Umweg.
Aus dem Hautgewebe der Maus entstanden so schon Herz-, Leber- und Nervenzellen. Und menschliche Haut diente zur Erzeugung von Vorläuferzellen des Bluts 1 und Nervenzellen2 (die auch schon zur Erforschung der Alzheimer Krankheit dienen3). Doch einen Nachteil haben diese Zellen: Sie vermehren sich deutlich schlechter als Stammzellen, und es könnte schwierig werden, ausreichend Zellen für eine Therapie zu erzeugen. Außerdem werden bislang für die Reprogrammierung noch Viren benötigt - die potentiell selber eine Gefahr darstellen.
Typ I Diabetes könnte die erste Krankheit sein, bei der diese Methode Anwendung findet. Im Tierversuch zumindest wurde ein großer Schritt gemacht: In lebenden Mäusen hat man Zellen der Bauchspeicheldrüse so umprogrammiert, dass sie Insulin und andere Hormone produzieren. Die ß-Zellen, die diese Funktion eigentlich erfüllen, hatte man vorher chemisch zerstört. Die neu geschaffenen ß-Zellen konnten den Diabetes zwar nicht heilen (dazu waren es noch zu wenige), aber der Blutzuckerspiegel wurde deutlich gesenkt.
Von einem Test an Menschen - falls er jemals stattfindet - ist man noch viele Jahre entfernt. Viele der aktuellen Probleme sind technischer Natur und haben daher gute Aussichten gelöst zu werden. Aber ob die Grundhoffnung der regenerativen Medizin - frische Zellen heilen kranke Organe - tatsächlich realistisch ist, kann heute noch niemand sagen. Falls ja, könnte die direkte Reprogrammierung ein Pfeiler dieser medizinischen Revolution werden.
1 Szabo et al., Direct conversion of human fibroblasts to multilineage blood progenitors, Nature 2010, vol. 468, pp. 531-6 (link)
2 K.S. Kim, Converting Human Skin Cells to Neurons: A New Tool to Study and Treat Brain Disorders?, Cell Stem Cell 2011, vol.9 pp.179-181 (link)
3 Qiang et al., Directed Conversion of Alzheimer's Disease Patient Skin Fibroblasts into Functional Neurons, Cell 2011, vol. 146 pp. 359-71 (link)

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