Regenerative Medizin:Projekt Jungbrunnen

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In Japan entsteht eine neue Biobank. Dort sollen Stammzellen lagern, um die gesundheitliche Zukunft des Landes zu sichern. Ausländische Forscher sind durchaus neidisch.

Von Kathrin Zinkant

Kyoto University Stem Cell Research

Machen vieles möglich: Induzierte pluripotente Stammzellen.

(Foto: PA/dpa)

Prometheus, immer wieder Prometheus. Tag für Tag musste der gefesselte Titan bekanntlich einen Adler von seiner Leber fressen lassen, ohne irgendeine Aussicht auf einen gnädigen Tod. Denn ihm wuchs das angenagte Organ einfach nach. Nacht für Nacht. Was für den Göttlichen ein Fluch war, ist für Forscher aber seit jeher der Traum aller Träume. Prometheus ist zum viel strapazierten Sinnbild aller Versprechen in der regenerativen Medizin geworden. Ewig frisches Gewebe, jederzeit. Kaum jemand aber hätte gedacht, dass dieser Traum tatsächlich greifbar würde.

Doch das scheint nun der Fall zu sein. Und zwar in Japan. Seit einigen Jahren schon erschaffen Wissenschaftler der Universität von Kyoto eine ganz besondere Biobank. Sie enthält keine Gene, kein Gewebe, kein Blut. Die Forscher unter der Leitung des Medizin-Nobelpreisträgers von 2012, Shinya Yamanaka, tragen einen Jungbrunnen für das japanische Volk zusammen: Etwa 140 Linien von sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen (siehe Kasten rechts) werden am Center for iPS-Cell Research and Application auf Eis gelegt. Aus ihnen lässt sich nach Bedarf fast jedes erwünschte Gewebe herstellen. Sie sollen die Grundlage für künftige Therapien bilden, die in Japan ebenfalls intensiv erforscht werden.

Yamanaka selbst will im kommenden Jahr mit ersten Studien an Parkinson-Patienten beginnen. Ein weiteres Projekt des Nobelpreisträgers ist die Behandlung erblicher Muskeldystrophien. Das sind Krankheiten, bei denen Muskeln degenerieren, sie enden oft tödlich. Und als im vergangenen Herbst in Kobe die erste klinische Überprüfung einer Augentherapie begann, äußerten sich Forscher weltweit durchaus etwas neidisch. Denn von allen Stammzelltherapien gilt die Behandlung mit aus iPS-Zellen gezüchtetem Ersatz derzeit als besonders aussichtsreich. Fast alle Labors in diesem Forschungsgebiet arbeiten inzwischen mit diesem Zelltyp.

Nirgends aber wird so massiv in die Arbeit mit iPS-Zellen investiert wie in Japan. Der wohl wichtigste Grund ist die japanische Demografie. In keinem anderen Land der Welt schrumpft und vergreist die Bevölkerung so rasch wie in dem Inselstaat. Längst sterben in Japan mehr Menschen als geboren werden. Jeder vierte Japaner hat bereits jetzt das Rentenalter erreicht. Zugleich haben Männer wie Frauen eine höhere Lebenserwartung als jedes andere Volk der Welt.

Und obwohl die berühmten Hundertjährigen von Okinawa vor Vitalität nur so strotzen: Mit dem demografischen Wandel kommt auch eine enorme Belastung für das Gesundheitswesen. Altersbedingte Krankheiten wie die Makuladegeneration, bei der ein Teil der Netzhaut kaputt geht, was zur Erblindung führen kann, nehmen zu. Und vor allem die Zahl degenerativer Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson steigt stark an. Schon lange ist klar, dass die regenerative Medizin helfen soll. Aber wie?

Eine Entdeckung vor 17 Jahren bot endlich eine Antwort. "Als es Jamie Thomson 1998 gelang, menschliche embryonale Stammzellen zu gewinnen, waren wir alle sehr aufgeregt", erinnert sich Yamanaka. Der Arzt hatte zunächst selbst an solchen "ES-Zellen" geforscht, die als Maßstab für die Vielseitigkeit solcher pluripotenten, also alle Gewebe bildenden Zellen gelten. "Wir hofften, dass wir mit diesen Zellen vielen Patienten helfen würden, das Potenzial war gewaltig." Doch diese Zellen stellten die Forscher vor ein Dilemma. Um sie zu gewinnen, muss man Embryos zerstören. "Ich hatte damit meine Not", sagt Yamanaka. "Ich bin Vater von zwei Töchtern. Aus menschlichen Embryos können Kinder wie meine Töchter werden."

Warum diese Embryozellen eine solch enorme Fähigkeit zur Erneuerung besitzen, blieb zunächst ein Rätsel. Kaum jemand glaubte, dass es so leicht zu lösen sein würde. Dennoch versuchte Yamanaka einen Weg zu finden, um Zellen zu Stammzellen zu verjüngen. Vorbild war jener Prozess, der in den Neunzigern zum berühmten Klonschaf Dolly geführt hatte.

Erfolg mit vier Zellen

Beim Klonen wird der Kern einer erwachsenen Körperzelle in eine Eizelle verpflanzt, deren eigenes Erbgut zuvor entnommen wurde. Binnen Stunden spult dann die Eizelle die Entwicklung der transplantierten Körperzelle zurück und ein Embryo entsteht. Viele Forscher wollten diese Reprogrammierung, das "Zurück auf Los", auch ohne Eizelle erreichen. Kaum jemand konnte sich vorstellen, dass vier Gene ausreichen würden, um eine Rückverwandlung ausentwickelter Zellen in embryoartige zu induzieren. Doch genau für diese Entdeckung bekam Yamanka seinen Nobelpreis. Der Vorgang dauert zwar wesentlich länger als das Klonen mit Hilfe von Eizellen. Dennoch werden solche iPS-Zellen heute in Labors auf der ganzen Welt erzeugt. Yamanaka selbst gewinnt sie dank einer Kooperation mit dem japanischen Roten Kreuz aus Nabelschnurblut, und zwar in großen Mengen.

Dass aber die iPS-Technologie tatsächlich schon auf der Schwelle zu klinischen Heilversuchen steht, ist vor allem einer Frau zu verdanken. Seit 20 Jahren arbeitet die Augenärztin Masayo Takahashi an einer regenerativen Behandlung für die altersbedingte Makuladegeneration, AMD. Takahashi will den Patienten eine neue Pigmentzellhaut ins Auge einfügen. Angefangen hat die Forscherin vom Riken Center for Developmental Biology in Kobe noch mit sogenannten Vorläuferzellen, später arbeitete sie mit embryonalen Stammzellen. "2005 habe ich erstmals Gerüchte über die iPS-Zellen gehört. Ich habe sofort Kontakt mit Yamanaka aufgenommen".

Im vergangenen September bekam die erste Patientin frisches Netzhautgewebe aus iPS-Zellen eingepflanzt. Die Ergebnisse will Takahashi erst nach einem Jahr öffentlich machen, sie ist sich bewusst, wie schwer das wissenschaftliche Ziel einer solchen Studie zu vermitteln ist. "Regeneration bedeutet Heilung", sagt sie. "Das ist es, was viele Menschen nun von uns erwarten." Viele Patienten glaubten , dass sie nach der neuen Therapie deutlich besser würden sehen können. "Aber die Realität ist im Moment noch eine ganz andere."

In der Realität haben Takahashi und ihr Team der 70-jährigen Patientin im vergangenen September ein winziges Stück gezüchteter Pigmenthaut eingepflanzt, um jetzt, neun Monate später, sagen zu können: Das neue Gewebe wird gut angenommen. Es gibt keine Anzeichen einer Abstoßung. Es hat sich auch kein Tumor entwickelt, was ein Risiko der Stammzellbehandlung ist. Das ist ein großer Erfolg. Deutlich besser sehen kann die Patienten allerdings nicht. Im Kern hat sich ihr verbliebenes Sehvermögen auf sehr niedrigem Niveau stabilisiert. Dass sich daran noch viel ändert, ist unwahrscheinlich.

Wozu also der Aufwand, wenn es gar nicht darum geht, der Patientin zu helfen? "Es geht in diesen Tests zuerst um die Sicherheit. Nicht um die Wirkung", sagt Takahashi. Sie und ihre Kollegen wüssten zwar nach den Voruntersuchungen, dass das Risiko gering sei, "winzig" nennt es Takahashi. Aber die wissenschaftlichen Standards verlangen einen Beleg am Patienten. Das wird, bei aller Aufbruchsstimmung, auch in den folgenden Studien noch das wesentliche Thema bleiben.

Für die erste Patientin hatten die Forscher noch eigene iPS-Zellen aus der Haut der Frau gewonnen. Weil das Verfahren aber langwierig und teuer ist, will das Team künftig Zellen aus der iPS-Zellbank in Kyoto einsetzen. Auch wenn diese Zellen nicht identisch sind mit denen der Frau, sind sie doch kompatibel miteinander, oder "gematched", wie die Forscher sagen. Sie sind sich ähnlich genug, um nicht von der Immunabwehr des Patienten angegriffen zu werden. Für 90 Prozent der Japaner soll eine der 140 Zelllinien passen, sagt Yamanka. Letztlich stammen diese Zellen und alles Gewebe, das daraus gewonnen wird, aber von Fremden. Die Transplantate müssen deshalb eine eigene Sicherheitsstudie überstehen, bevor die Wirksamkeit des Verfahrens getestet werden kann.

Der Weg in die klinische Zukunft der iPS-Zelltherapie bleibt also langwierig und mühsam, doch immer mehr Forscher beschreiten ihn. Nicht nur in Japan, und nicht nur mit Gewebe, das transplantiert werden soll. Die Zellen werden längst als Testobjekte genutzt, an denen sich Medikamente erproben oder Krankheiten überhaupt erst erforschen lassen.

Ob Japan mithilfe der Stammzellbank dem demografischen Kollaps entrinnt, hängt aber ohnehin nicht nur vom medizinischen Fortschritt ab. Was das Land im Kampf gegen seine Vergreisung wohl am dringendsten braucht, sind derzeit wohl Kinder. Und die lassen sich noch immer nicht vollständig im Labor erzeugen.

Alles. Außer Babys

Stammzellen wecken Hoffnung. Aber sie machen auch misstrauisch. Oft fiel das Wort "Embryo" im Zusammenhang mit ihnen. Oft hieß es, dass sie Krebs auslösen können.

Fest steht aber vor allem, dass Stammzellen im Körper überlebenswichtig und deshalb allgegenwärtig sind. Sie verjüngen die Gewebe. Sie halten den Körper in Schuss. Überall. Den Darm erneuern sie sogar alle vier Tage. Mit vielen solcher erwachsenen (adulten) Stammzellen werden längst Therapien erforscht und durchgeführt. Die bekannteste ist die Knochenmarktransplantation. Dabei werden gesunde Blutstammzellen auf Patienten übertragen.

Es gibt aber auch Stammzellen, die mehr können als nur ein bestimmtes Gewebe erneuern. Sie können sich in viele oder sogar sämtliche Zelltypen des Körpers verwandeln. Diese Stammzellen heißen pluripotent. Sie kommen natürlich in den ersten Tagen nach der Befruchtung einer Eizelle vor, also im noch stecknadelkopfgroßen Embryo. Gewinnt man Stammzellen aus solchen Embryos, dann heißen sie Embryonale Stammzellen, kurz ES-Zellen. Lange Zeit hoffte man, dass ES-Zellen die Medizin revolutionieren würden. Man kann fast alles aus ihnen machen - Nerven, Leber, Herz. ES-Zellen werden in der Forschung auch immer noch benutzt. Weil man für ihre Herstellung Embryos zerstören muss, erscheint die klinische Anwendung als ethisch zu heikel.

Was aber, wenn man derart vielseitige Stammzellen auf einem weniger fragwürdigen Weg gewinnen könnte? Seit 2006 gibt es solch ein Verfahren. Mit einem Cocktail aus nur vier biochemischen Signalstoffen gelang es, eine völlig normale Körperzelle in eine pluripotente Zelle zu verwandeln. Der Vorgang nennt sich Reprogrammierung. Die "Induktion der Pluripotenz" durch so eine Reprogrammierung gab den Zellen ihren Namen: induzierte pluripotente Stammzellen, kurz iPS-Zellen. Man kann sie aus den Hautzellen eines Patienten gewinnen. Oder aus Blutzellen. Und iPS-Zellen können fast alles, was auch eine ES-Zelle kann.

Ob diese Zellen ethisch vollkommen unproblematisch sind, wird noch diskutiert. Man muss für iPS-Zellen zwar keinen Embryo zerstören. Pflanzt man sie in eine Gebärmutter, entsteht auch kein Baby. Aber wahrscheinlich lassen sich aus iPS-Zellen Eizellen und Spermien gewinnen, Zellen der sogenannten Keimbahn. Aus ihnen könnte man wiederum Embryos machen. Kathrin Zinkant

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