Stammzellen können zu verschiedenen Körperzellen heranreifen. Ist die
Züchtung von Gewebe schon in Sicht?

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Sie sind unförmig und klein - auf den ersten Blick gewöhnliche
Körperzellen. Doch in der Kulturschale entfalten sie eine unheimliche
Eigenschaft: Sie teilen sich und teilen sich und bleiben trotzdem jung.
Während andere Zellen außerhalb des Organismus verkümmern, sind
Stammzellen unsterblich. Das haben sie mit Krebszellen gemein.
Doch anders als die bösartigen Killer sind sie kein Feind der
Medizin, sondern ihr neuester Hoffnungsträger. Diese Position verdanken
die Stammzellen ihrer zweiten wichtigen Eigenschaft: Sie können zu
fertigen Körperzellen heranreifen. Das macht aus ihnen perfekte
Ersatzstoffe für angegriffenes menschliches Gewebe. Mediziner träumen
bereits davon, ganze Organe aus Stammzellen zu züchten. Sie wollen auch
verloren gegangene Zellen des Nervensystems ersetzen, Herzmuskeln nach
einem Infarkt auffrischen oder unfruchtbare Männer heilen. Wenn die
Leber durch eine Vergiftung zerstört ist oder Zellen der
Bauchspeicheldrüse bei Menschen mit juvenilem Diabetes absterben, sollen
Stammzellkuren eines Tages helfen. Viele der Pläne sind Science
Fiction. Doch manches ist - zumindest im Tierversuch - schon heute
machbar. "Stammzellen gehören zu dem Spannendsten, was die Zellbiologie
derzeit zu bieten hat", sagt Ernst-Ludwig Winnacker, Präsident der
Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Und eine Variante, die
embryonale Stammzelle, ist besonders aufregend: Sie hat "die
Eigenschaft, sich in alle zirka 300 Zelltypen ausdifferenzieren zu
können, aus denen ein Säugerorganismus besteht", weiß Winnacker.
Implantiert in einen Embryo kann aus dieser "pluripotenten" Zelle sogar
ein komplettes Lebewesen werden. Was das in der Praxis bedeutet,
demonstrierte gerade die Arbeitsgruppe um Ronald McKay von den National
Institutes of Health in Bethesda in den USA. In der Fachzeitschrift
"Nature Biotechnology" (Bd. 18, S. 675) stellten die Forscher eine
effektive Methode vor, embryonale Stammzellen von Mäusen im Labor zu
vermehren und zu Gehirn-Nerven weiterzuentwickeln, die den Botenstoff
Dopamin erzeugen. Solche Zellen sollen eines Tages Parkinson-Patienten
helfen. Andere Ersatznerven könnten nach dem gleichen Muster die Folgen
der Alzheimerschen Krankheit, eines Schlaganfalls oder von Chorea
Huntington lindern. Das größte Problem bei der Behandlung von
Parkinson war es bislang, ausreichend viele Zellen zu bekommen. McKay
betont deshalb, sein wichtigstes Ergebnis sei, dass man nun die
erwünschten Nerven "in unbegrenzter Zahl erzeugen kann". Zudem scheint
es nicht allzu schwer, die Experimente mit Menschenzellen zu
wiederholen. Ob die Zelltransplantation aber funktioniert, bleibt
abzuwarten. Bei Mäusen wirken die Implantate zwar, doch die langjährige
Erfahrung mit der Einpflanzung von Dopamin-Nerven aus abgetriebenen
Föten bei Menschen lässt noch kaum eine zuverlässige Aussage zu: "Wir
dürfen nicht zu viel zu früh versprechen", fasst Anders Björklund,
Pionier der Hirnzelltransplantation, von der Universität im schwedischen
Lund, die bisherigen Erkenntnisse zusammen. Wie groß das
Einsatzgebiet der pluripotenten Zellen gerade für Reparaturen im
Nervensystem ist, unterstreichen zwei andere Resultate der letzten Zeit.
John McDonald und Kollegen von der Washington University in St. Louis,
USA, pflanzten embryonale Stammzellen in das durchtrennte Rückenmark von
Ratten. Die Zellen füllten den Spalt mit allen drei Zelltypen des
gesunden Rückenmarks. Die Ratten zeigten sogar eine leichte Besserung
ihrer Bewegungsfähigkeit. Eine Anwendung bei querschnittgelähmten
Menschen ist dennoch in weiter Ferne. Im Sommer 1999 hatte Oliver
Brüstle von der Universität Bonn mit Kollegen bereits gezeigt, dass
embryonale Stammzellen die Glia im Nervensystem von Ratten ersetzen
können. Den Tieren fehlte dieses wichtige, für die Isolation der Nerven
zuständigen Gewebe. Weil auch bei Menschen mit Multipler Sklerose Glia
verloren geht, lassen Brüstles Arbeiten auf eine Therapie der bislang
unheilbaren Krankheit hoffen. Doch müssen noch viele Tierversuche
gelingen, bis an Tests bei Menschen überhaupt zu denken ist, sagt
Brüstle. In Deutschland und vielen anderen Ländern sind solche Tests
unmöglich, weil die Forschung mit menschlichen Embryos verboten ist.
Viele erfolgreiche Versuche der letzten Zeit sind indes nicht mit
den ebenso wandelbaren wie ethisch umstrittenen embryonalen, sondern mit
so genannten organischen Stammzellen durchgeführt worden. Diese sitzen
meist sehr versteckt irgendwo inmitten eines erwachsenen Organs und
differenzieren sich wenn nötig zu dessen Zellen aus. Am längsten bekannt
sind die Blutstammzellen, die im Knochenmark und in geringen Mengen im
Blut vorkommen. Aus ihnen kann sich das gesamte Blut- und Immunsystem
eines Menschen regenerieren. Wird das Mark von Krebspatienten durch
Chemotherapie zerstört, erhalten sie deshalb heute oft
Stammzelltransplantate. "In Europa wurden in den vergangenen zehn
Jahren mehr als 100.000 Transplantationen der Blut bildenden Stammzellen
durchgeführt", sagt der Basler Hämatologe Alois Gratwohl. Sie helfen
neuerdings auch bei lebensbedrohlichen Autoimmunkrankheiten, bei denen
das falsch trainierte Immunsystem Organe des eigenen Körpers angreift
und vernichtet, etwa Lupus erythematodes oder schwere rheumatoide
Arthritis. Bei dieser Therapie, die zum Beispiel an der Berliner Charité
erprobt wird, entsteht eine neue, intakte Krankheitsabwehr.
Biologen entdecken Stammzellen in immer mehr Organen, in Leber,
Haut, Gehirn, Muskeln oder der Hornhaut des Auges. Oft wissen sie nicht,
wo genau die potenten Zellen ruhen. Aber sie können sie isolieren, indem
sie Gewebe in Kulturschalen züchten und schauen, ob Zellen darin sind,
die lange leben und sich zu allen Zelltypen des Organs weiterentwickeln.
Einmal isoliert, sind die organischen Stammzellen eine Alternative zu
der umstrittenen embryonalen Variante. Ammon Peck und seine
Kollegen von der University of Florida in Gainesville in den USA
entnahmen Mäusen kürzlich Stammzellen aus der Bauchspeicheldrüse,
vermehrten sie und ließen sie zu Insulin produzierenden Zellen reifen.
Diese pflanzten sie zuckerkranken Mäusen ein. Die neuen Zellen nahmen
die Insulinproduktion auf, wie die Forscher in "Nature Medicine" (Bd. 6,
S. 278) berichteten. Peck startete bereits erste Versuche mit
menschlichen Stammzellen. Nach dem gleichen Prinzip wollen
Forscher in Zukunft auch abgestorbene Zellen in Leber, Muskeln und
Gehirn ersetzen. Patienten mit Leberzirrhose, Muskelschwund,
Herzinsuffizienz oder Hirnschäden könnten davon profitieren. Dabei bauen
die Experten auf einen großen Vorteil der organischen Stammzellen: Man
könnte sie den Patienten selbst entnehmen, vermehren und reimplantieren.
Eine Abstoßung durch das Immunsystem wäre dann ausgeschlossen.

In 20 bis 30 Jahren "könnten solche Therapien medizinische Routine sein",
schätzt Alois Gratwohl. Bis dahin müssen Forscher noch klären, wie sie
Stammzellen in ausreichender Zahl aus den Organen fischen können, wie
sich diese vermehren, zu den richtigen Körperzellen weiterentwickeln
lassen und welche Botenstoffe bei der Spezialisierung embryonaler
Stammzellen die entscheidende Rolle spielen. Der Fantasie der
Stammzellforscher scheint vorerst keine Grenzen gesetzt zu sein.
Schwedische Forscher stellten gerade fest, dass sich aus Stammzellen des
erwachsenen Mäusehirns, die in Embryos eingepflanzt wurden, später Teile
von Herz, Lunge, Nieren, Leber oder Hirn entwickelten. Die nach gängiger
Lehrmeinung auf die Produktion von Nerven und Glia beschränkten
Hirnstammzellen, waren pluripotent geworden. Könnte man dies eines Tages
in Zellkulturen nachahmen, wäre ein Problem der aktuellen
Stammzellforschung gelöst: Der ethisch bedenkliche Verbrauch
menschlicher Embryos wäre vom Tisch.