Stammzellen

Stammzellen
Stammzellen werden als allgemeine Körperzellen bezeichnet. Sie können sich in
verschiedene Zelltypen oder Gewebe ausdifferenzieren. Je nach Art der Stammzelle
haben sie das Potential, sich in jegliches Gewebe oder in festgelegte Gewebetypen zu
entwickeln. Sie können Tochterzellen, die selbst Stammzelleigenschaften besitzen, aber
auch solche mit größerer Ausdifferenzierung generieren. Dies können sie dank eines
noch nicht vollständig geklärten Mechanismus der Zellteilung. Das Schicksal der Zellen
entscheidet vor allem das biologische Milieu, in dem sie sich befinden. Stammzellen
werden vor allem durch ihr ontogenetisches alter und ihr Differenzierungspotential
unterschieden: die ontogenetisch frühesten Stammzellen sind embryonalen
Stammzellen, aus denen später die primitiven Keimstammzellen, sowie die Stamm – und
( Vorläuferzellen ) hervorgehen. Auch Pflanzen haben Stammzellen, diese haben im
Gegensatz zu fast allen tierischen und menschlichen Zellen die Fähigkeit, einen
kompletten Organismus zu regenerieren.
Embryonale Stammzellen
Sind in der Lage sich in Zellen aller 3 Keimblätter (Entoderm, Ektoderm und Mesoderm)
sowie in Zellen der Keimbahn auszudifferenzieren. Sie werden für experimentelle
Zwecke aus der inneren Zellmasse der befruchteten Eizelle im Embryostadium
gewonnen. Embryonale Stammzellen sind unbegrenzt teilbar und fähig sich zu jeder
beliebigen Zellsorte zu entwickeln.
Adulte Stammzellen
Im Gegensatz zu den Embryonalen Stammzellen kommen die Adulten Stammzellen auch
im Organismus nach der Geburt vor. Während der gesamten Lebensdauer des
Organismus werden aus diesen Zellen neue spezialisierte Zellen gebildet. Sie teilen sich
um fehlerhafte, kranke oder abgestorbene Zellen zu ersetzen. Sie sind besonders im
Knochenmark, in der Haut, aber auch im Fettgewebe, Nabelschnur, Gehirn sowie in der
Leber zu finden. Sie haben im Gegensatz zu den Embryonalen Stammzellen ein deutlich
geringeres Selbsterneuerungsvermögen und ein eingeschränktes
Differenzierungspotential.
Stammzellmedizin
Seit über 40 Jahren werden die blut bildenden Stammzellen des Knochenmarks in der
Behandlung von Leukämie und von Lymphomen eingesetzt. Während einer
Chemotherapie z. B. werden die meisten schnell wachsenden Zellen durch zytotoxische
Bestandteile zerstört. Dadurch werden nicht nur die Krebszellen abgetötet; auch die
Stammzellen, die andere Körperzellen reparieren sollten, werden durch die Therapie in
Mitleidenschaft gezogen. Besonders betroffen sind hierbei die blutbildenden
Stammzellen. Deshalb werden vor der Chemotherapie Stammzellen aus dem
Knochenmark des Patienten oder von einem passenden Spender gewonnen. Nach
Abschluss der chemotherapeutischen Behandlung werden die blut bildenden
Stammzellen injiziert. Diese Stammzellen produzieren dann große Mengen an roten und
weißen Blutkörperchen wodurch das Blut gesund erhalten werden kann und Infektionen
besser abgewehrt werden können. Nicht blut bildende adulte Stammzellen sind
innerhalb einzelner Studien bereits mit Erfolg bei Lähmungen nach
Wirbelsäulenverletzungen und bei Morbus Parkinson eingesetzt worden. Bei
erfolgreichen klinischen Studien konnten Stammzellen aus dem Knochenmark, Patienten
nach Herzinfarkt oder bei Multipler Sklerose zu einer besseren Regeneration verhelfen.
Inzwischen hat man auch in der Haut multipotente Stammzellen entdeckt, die sich
potentiell in allen Organgeweben des Menschen entwickeln und hier zur Regeneration
beitragen können. Embryonale Stammzellen können unter bestimmten Umständen Krebs
auslösen.
Stammzellforschung
Derzeit gelingt es in Versuchen an Ratten, Gehirntumore durch die Injektion von
adulten Stammzellen zu behandeln. Wissenschaftler der Harvard University haben die
Zellen gentechnisch so verändert, dass sie eine andere, gleichzeitig injizierte Substanz
in einen Krebszellen tötenden Stoff umwandeln. Die Größe der Tumore konnte um 80
Prozent reduziert werden. Stammzellen scheinen außerdem in der Lage zu sein, Zellen,
die durch einen Herzinfarkt geschädigt wurden, zu erneuern. An der ColumbiaPresbyterian University ist es gelungen, die Herzfunktion nach einem Infarkt bei
Mäusen durch die Injektion von Knochenmark-Stammzellen um 33 Prozent zu
verbessern. Das zerstörte Gewebe regenerierte sich zu 68 Prozent wieder. Allerdings
wird mittlerweile davon ausgegangen, dass dieses auf Effekte der transplantierten
Zellen zurückzuführen ist. Die Anwendung autologer Stammzellen bei Herzschäden wird
in verschiedenen Herzzentren europaweit in klinischen Studien untersucht. Inwieweit
tatsächlich Herzmuskelzellen regeneriert werden ist bisher ungeklärt. In Deutschland
wird u. a. am Klinikum der Universität Frankfurt in einer klinischen Studie der Nutzen
von Stammzellen für die Regeneration des Herzens erforscht. Adulte Stammzellen
werden hier durch Zentrifugation aus Blut gewonnen, durch anschließende Ausbringung
auf Fibronectin-Platten kultiviert und auf diesen selektiv angereichert; sie haften auf
den Platten an, so dass andere Zellen abgespült werden können. Nach drei Tagen
Kultivierung können sie von den Platten abgelöst und - mit Hilfe geeigneter Nährmedien
- ins Herz eingebracht werden. In vergleichbarer Weise können adulte Stammzellen
auch aus Muskelgewebe aus der Haut gewonnen werden, allerdings dauert hier die
Kultivierung nicht drei, sondern ungefähr 20 Tage. Ein weiterer wichtiger
Anwendungsbereich für adulte Stammzellen ist die Regeneration von Knorpel und
Knochen.
Klonen
Die erste erfolgreiche Klonierung eines Säugetiers im Jahr 1997 war das Schaf „Dolly“.
Durch Übertragung des Zellkerns aus einer Körperzelle in eine unbefruchtete Eizelle
kann ein früherer Embryo entstehen, aus dem Embryonalen Stammzellen angelegt
werden können. Die Methode hätte bei der Anwendung auf den Menschen den Vorteil,
dass mit dem Spender genetisch und damit immunologisch identischen Embryonalen
Stammzellen zur Verfügung stünden. Einen möglichen Durchbruch im Therapeutischen
Klonen von Primaten stellten die erstmals im Juni 2007 vorgestellten Ergebnisse eines
US- amerikanischen Forscherteams da. Dem Team gelang es, Rhesusaffen zu klonen und
aus den erhaltenen Embryonen zwei Linien embryonaler Stammzellen zu gewinnen.
Angewandt wurde dabei das gleiche Verfahren wie bei dem Schaf „Dolly“.
Dolly- Methode
Man reproduzierte aus einer differenzierten Körperzelle eines erwachsenen Schafes
ein neues Lebewesen. Der entkernten Eizelle des Schafes wurde der Zellkern eines
anderen Schafes transplantiert und diese dann in ein drittes Schaf, der so genannten
Leihmutter eingesetzt und von ihr ausgetragen. Bis dieser Versuch erstmals gelang
benötigte man 277 manipulierte Eizellen. Inzwischen wurden schon vielfach Schafe,
Rinder oder Mäuse erfolgreich geklont.
Embryonensplitterung
Bei der Embryonensplitterung, wird der Embryo im Zweizellstadium geteilt und in einem
Reagenzglas weitergezüchtet. Einige Zeit später werden sie in die Gebärmutter von
Leihmüttern eingesetzt. So entstehen schließlich 2 Klone.. Diese Methode wird seit
1980 bei Säugetieren durchgeführt.