Gentechnik 18.07.2008, 19:36 Uhr

Gratwanderung zwischen Zellentartung und Zukunftsmedizin

Körperzellen in den genetischen Urzustand zurückzuverwandeln, um aus solchen Stammzellen patienteneigene Ersatzgewebe zu züchten. Dabei ist deutschen Forschern ein wichtiger Schritt gelungen. Der „Reset“ von Hautzellen gelang mit nur zwei Genen. Diskutiert wurde über diese Ergebnisse jetzt auch auf dem 20. Internationalen Genetikkongress, der nach 80 Jahren erstmals wieder in Berlin stattfand.

Stammzellenforschung: Gezielte Rückwandlung in den Ausgangszustand.

Stammzellenforschung: Gezielte Rückwandlung in den Ausgangszustand.

Foto: Max-Planck-Gesellschaft

Fast klingt es wie moderne Zauberformeln: „Oct4 plus Klf4“ oder „Oct4 plus c-Myc“. Doch die Kürzel stehen für menschliche Regulatorgene und bergen vielleicht die Lösung für einen Traum der Medizin: die gezielte Rückverwandlung von Zellen aus dem erwachsenen Körper in eine Art universellen Ausgangsstoff. Daraus könnten eines Tages patienteneigene Ersatzgewebe für Schwerkranke gezüchtet werden.

Für diese wundersame Metamorphose einer alten, spezialisierten Zelle gewissermaßen in ein neues, unbeschriebenes Blatt bedarf es ausgefeilter gentechnischer Methoden. Damit lässt sich das auf bestimmte Aufgaben eingegrenzte genetische Programm etwa einer Hautzelle quasi wieder in den Ausgangszustand zurückversetzen.

Das Kunststück, die genetische Uhr des Menschen, die mit der befruchteten Eizelle zu ticken beginnt und die die Entwicklung vom Embryo zum Erwachsenen steuert, wieder auf Null zu stellen, gelang 2007 erstmals den US-Forschern James Thomson und Junying Yu von der Universität Wisconsin sowie den Japanern Kazutoshi Takahashi und Shinya Yamanaka von der Universität Kyoto.

Beim genetischen „Reset“ spielen vier Regulatorgene, darunter die genannten, eine Schlüsselrolle. Erst durch ihr Eingreifen in das genetische Programm können differenzierte Zellen den Rückwärtsgang in der Entwicklung einlegen.

Induzierte pluripotente Stammzellen (IPS) nennen die Forscher diese Zellen. Sie wurden auf künstlichem Wege erzeugt und besitzen das Potenzial , sich in vielerlei Gewebe zu entwickeln, beispielsweise in Nerven- oder Herzmuskelzellen.

Der Clou: IPS besitzen nahezu die gleichen Eigenschaften wie embryonale Stammzellen, jene natürlichen Zellen also, die am Beginn der Embryonalentwicklung stehen und alle Gewebe und Organe des Körpers hervorbringen. Die bahnbrechende Methode könnte den umstrittenen Rückgriff sowohl auf menschliche Embryonen als auch auf Eizellen ersparen.

Nun vermelden deutsche Stammzellforscher einen neuen Erfolg. Im Tierversuch gelang den Arbeitsgruppen um Prof. Hans Schöler vom Max-Planck-Institut für Molekulare Biomedizin in Münster und Prof. Martin Zenke von der RWTH Aachen eine wesentliche Vereinfachung des Rezeptes für die Reprogrammierung.

Statt wie bisher vier, benötigen sie nun nur noch zwei Regulatorgene. Das funktioniert zudem mit zwei unterschiedlichen Kombinationen der Gene. Eine davon kommt ohne das Gen „c-Myc“ aus. Ein wesentlicher Fortschritt, denn das Regulatorgen hatte in anderen Experimenten Krebs ausgelöst. Schöler, der bereits die Resultate seiner amerikanischen und japanischen Kollegen als „Wendepunkt“ in der Erforschung der Reprogrammierung bezeichnet hatte, freut sich nun doppelt: „Dass wir jetzt nur noch zwei Faktoren brauchen, zeigt, dass wir auf dem richtigen Weg sind.“

Klinikreif ist das Verfahren aber noch lange nicht. „Als erstes müssen wir klären, ob die neuen IPS-Zellen tatsächlich in allen Funktionen natürlichen Stammzellen ebenbürtig sind“, sagte Gerd Kempermann vom DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien in Dresden. Dazu seien auch weiter embryonale Stammzellen nötig, ohne die ein Vergleich unmöglich wäre, stellte der Forscher kürzlich auf dem 2. Internationalen Kongress zu Stammzellen und Gewebebildung in Dresden klar.

Die Voraussetzungen dafür hatte der Bundesrat Ende Mai geschaffen, als er die vom Bundestag verabschiedete Gesetzesnovelle zur Stammzellforschung akzeptierte. Mit der nun gültigen Regelung stehen rund 500 statt 20 ausländische Zelllinien für die nach wie vor genehmigungspflichtige Forschung mit embryonalen Stammzellen zur Verfügung.

Auf die Stammzellforschung warten weitere Herausforderungen. Die gezielte Rückverwandlung von differenzierten Zellen in IPS gelingt erst in sehr wenigen Fällen. Nicht einmal ein Promille der behandelten Zellen lassen sich wieder in den Urzustand versetzen. Auch ist die genaue Wirkweise der eingeführten Regulatorgene noch unbekannt. Möglicherweise wandeln die Forscher auch deshalb auf einem schmalen Grat zwischen Zellentartung und Zukunftsmedizin.

Bei der Reprogrammierung kommen Retroviren als Genfähren zum Einsatz. Diese sind von Natur aus auf nur eine Aufgabe getrimmt: Erbmaterial dauerhaft in teilungsfähige Zellen einzubauen. Das allerdings tun sie im Labor nach dem Zufallsprinzip. Die Folge: In den behandelten Zellen können genetische Bau- und Steueranleitung durcheinander geraten und es entwickelt sich Krebs.

Alternativ bieten sich weniger aggressive Adenoviren als Genfähren an. Dauerhafter Erfolg ist der Methode bislang jedoch nicht beschieden. Dennoch sind viele Forscher überzeugt, dass die Reprogrammierung schon bald ohne Retroviren gelingen wird.

„Das wird schneller kommen, als wir heute glauben“, sagte der deutschstämmige Stammzellforscher Rudolf Jaenisch vom MIT in Boston am 15. Juli auch auf dem Internationalen Genetikkongress in Berlin. Ihm war im Vorjahr zusammen mit seinem aus Österreich stammenden Kollegen Konrad Hochedlinger von der Harvard University die Reprogrammierung von Hautzellen bei Mäusen gelungen.

Auch Hochedlinger setzt auf die rasche Entwicklung von Alternativverfahren. Sei erst einmal genau bekannt, welche Abschnitte auf dem Erbmolekül von den Regulatorgenen aktiviert werden, ließen sich auch maßgeschneiderte Eiweißmoleküle als genetische Schalter einsetzen, glaubt der Forscher. SILVIA VON DER WEIDEN/ber

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