Stammzellen - Das neue Zeitalter der medizinischen Forschung

Revolution in der Petrischale: Induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC)

Stammzellen sind die Alleskönner des Körpers. Aus ihnen werden Gewebearten gebildet, was sie besonders wertvoll macht. Vor einigen Jahren löste die Reprogrammierung erwachsener Zellen durch den japanischen Forscher und Nobelpreisträger Shinya Yamanaka eine Revolution in der Welt der Forschung aus. Bis zu diesem Zeitpunkt galt der Zweck einer Zelle im Körper als unveränderlich, denn obwohl in jeder Zelle das gesamte Genom enthalten ist, können beispielsweise Haut- oder Nie-Zellen nicht mehr auf alle Teile zugreifen.

Ein biologischer Trick (siehe Infografik) macht es heute möglich, adulte Stammzellen in den Zustand pluripotenter Stammzellen umzuprogrammieren. Diese sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) lassen sich theoretisch in jeden Zelltyp und damit in jeden Gewebetyp differenzieren.

Kleine Zelle, große Wirkung: Wie iPSCs in der Forschung helfen

Die Arbeit mit iPSCs und den daraus differenzierten Zellen bietet Forschern vielfältige Möglichkeiten: Sie können ganze Organe aus ihren verschiedenen Bestandteilen (Zelltypen) künstlich rekonstruieren und sogar Krankheiten in Organen simulieren. Mit iPSC werden Organzellen – Nervenzellen, Herzmuskel- oder Leberzellen – erzeugt, die klassische Krankheitssymptome zeigen. So lassen sich Krankheiten – von Parkinson über Herz-Kreislauf-Erkrankungen bis hin zu Krebs – in der Petrischale simulieren.

Auch spezifische genetische Schäden können mit iPSCs erzeugt werden. Es ist möglich, Modelle von Patienten mit bestimmten genetischen Defekten und den daraus resultierenden Krankheiten zu erstellen. Die Testung von Substanzen in den erkrankten Zellen ermöglicht es, neue Therapieansätze und die Wirkung potenzieller Wirkstoffe zu untersuchen.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit: Mit aus induzierten Stammzellen hergestellten Kardiomyozyten ist es möglich, frühzeitig Informationen über mögliche Nebenwirkungen von Wirkstoffen zu erhalten, die für die Herzfunktion eines Patienten gefährlich werden könnten.

Für alle Zwecke: iPSCs sind nützlich in der pharmazeutischen Forschung und regenerativen Medizin

Neben der Arzneimittelforschung sind stammzellbasierte Ansätze auch im Bereich der regenerativen Medizin vielversprechend. Beispielsweise könnten iPSCs in Zellen differenziert werden, die bei einem Patienten defekt sind (z. B. auf Dopamin reagierende Neuronen bei der Parkinson-Krankheit). Diese Zellen können dem Patienten transplantiert werden und helfen, das Fortschreiten der Krankheit aufzuhalten oder sogar eine Heilung herbeizuführen. Zudem können durch gezielte genetische Veränderungen Abstoßungsreaktionen beim Patienten minimiert oder ganz verhindert werden.

Das ist nur der Anfang: Stammzellen läuten eine neue Ära in der medizinischen Forschung ein

Aber all dies sind nur Hinweise auf das Gesamtpotential der Zelltherapie. Insbesondere in Kombination mit anderen revolutionären medizinischen Technologien und Verfahren werden in Zukunft noch effizientere und personalisiertere Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen.

Durch die Integration modernster Verfahren in der Zellbiologie und Genome Editing, zum Beispiel, ist es möglich, eine ganz neue Generation von Zelltherapien zu schaffen.

Die Krebsprävention durch Impfstoffe ist auch durch zelltherapeutische Ansätze verstärkt. Zu den neuesten Methoden gehört die Injektion von iPSCs, die genetisch mit dem Empfänger übereinstimmen, sich aber nicht reproduzieren können. So kann das Immunsystem auf verschiedenste krebsspezifische Angriffspunkte trainiert werden – und letztlich in die Lage versetzt werden, Krebs frühzeitig zu bekämpfen.

Alle Dies ist ein Indikator für das Potenzial von Zelltherapien für eine Vielzahl von Krankheiten und unterstreicht, dass Stammzellen ein wesentlicher Treiber im neuen Zeitalter der medizinischen Forschung sind.