SZ: Professor Schöler, vor weniger als zehn Jahren war die Stammzellforschung ethisch umstritten, von Skandalen gebeutelt und politisch ein heißes Eisen. Dann gelang es 2007, normale Hautzellen in Stammzellen zu verwandeln, wie man sie zuvor nur aus Embryos kannte. Was hat sich durch diese iPS-Zellen verändert?
Hans Schöler: Diese Zellen haben tatsächlich sehr viel verändert. Wir können jetzt Experimente machen, die vorher unmöglich erschienen: Man kann direkt von Patienten Stammzellen gewinnen, die exakt alle genetischen Veränderungen des Erkrankten mitbringen. Damit können wir in der Petrischale Krankheitsmodelle entwickeln. Und weil für die iPS-Zellen keine Embryos zerstört werden, werfen sie auch keine ethischen und juristischen Fragen auf. Wir waren so erleichtert!
Den Aufschwung haben aber nicht nur die iPS-Zellen befördert. Welche Fortschritte gibt es noch?
Zum einen die Bioinformatik, die viel leistungsstärker geworden ist. Vor ein paar Jahren wäre es noch undenkbar gewesen, solche Datenmengen zu verarbeiten, wie wir sie heute gewinnen. Zum anderen gibt es jetzt die Möglichkeit des Genome Editing mit Crispr. Dieses Werkzeug macht es wirklich sehr einfach, das Erbgut von Zellen zu verändern. Das hilft uns, die Zusammenhänge viel schneller zu verstehen. Jedes zweite Stammzelllabor benutzt dieses Verfahren inzwischen. Und fast jedes Labor benutzt iPS-Zellen!
Das Genome Editing bereitet auch Sorge. Man könnte Embryos manipulieren.
Ich verstehe, dass es da Befürchtungen gibt. Aber zumindest in Deutschland sehe ich keinen Grund, Angst vor genetisch veränderten Embryos zu haben. Das ist sowohl aus rechtlichen als auch aus ethischen Gründen hier nicht möglich.
Viele Forscher haben sich inzwischen darauf verlegt, kleine Organe aus Stammzellen wachsen zu lassen. Warum?
Man hat mehr und mehr verstanden, dass eine zweidimensionale Anordnung von Zellen nicht wirklich zeigt, was in einem dreidimensionalen Gewebe geschieht. Mit den Organoiden eröffnen sich da ganz andere Möglichkeiten. Man wusste dabei schon lange, dass Stammzellen embryoid bodies bilden, räumliche Gebilde, in denen sich die Zellen viel eher so entwickeln, wie sie es im Körper tun würden. Das so etwas jetzt mit einzelnen Geweben möglich ist, hebt die Erforschung schwerer Krankheiten auf eine ganz neue Ebene. Anstatt mit Versuchstieren zu arbeiten, können wir jetzt Organoide aus menschlichen Zellen gewinnen und eine Krankheit direkt an diesen menschlichen Modellen untersuchen.
Wie sehr entsprechen diese Organe denn ihren menschlichen Originalen?
Es wäre verwegen zu denken, dass man ein solch einzigartiges Organ wie das menschliche Gehirn einfach nachbauen könnte. Hirn-Organoide sind von dieser Komplexität noch sehr weit entfernt. Aber wir können solche Organoide zum Beispiel dazu verwenden, die Selbsterneuerung im Gehirn zu untersuchen. Wie lassen sich alternde Nervenzellen wieder verjüngen? Wir möchten ganze Bibliotheken von Medikamenten testen, um zu sehen, ob manche Substanzen nicht in der Lage sind, Alterungsprozesse aufzuhalten.
Machen vieles möglich: Induzierte pluripotente Stammzellen.
(Foto: PA/dpa)Nun entspricht gerade so ein Hirnorganoid angeblich dem Gehirn am Ende des ersten Schwangerschaftsdrittels. Ist das ethisch nicht doch problematisch?
Ich sehe nicht, dass so ein Organoid dem Gehirn eines menschlichen Fötus im dritten Monat entspricht. Diese Organoide des Gehirns werden aus iPS-Zellen abgeleitet, sie entstehen also aus Hautzellen. Das ist etwas völlig anderes als die Forschung an menschlichen Föten zur Gewinnung von Zellen, gegen die ich persönlich große Bedenken habe. Denn da erkenne ich sehr wohl das menschliche Wesen.
Sie selbst haben mit den iPS-Zellen nun auch Großes vor. In München soll ein neues Zentrum entstehen, das Center for Advanced Regenerative Engineering, kurz Care. Das Land Bayern will dafür jetzt 15 Millionen Euro bereitstellen. Was genau werden sie da machen?
Wir wollen die Krankheitsbilder von einzelnen Patienten in der Kulturschale nachstellen. Wir gewinnen von diesem Patienten also zuerst iPS-Zellen und leiten daraus zum Beispiel Nervenzellen mit den genetischen Defekten des Patienten ab. Bei Parkinson sterben diese Zellen unter Stress sehr rasch und die Frage ist: Welcher Stoff, welches Medikament kann den Stress dämpfen, so dass die Neuronen überleben? Es gibt Bibliotheken mit Tausenden Substanzen, die an diesen Miniatur-Modellen getestet werden können. Wenn sich eine als wirksam erweist, können wir sie weiter untersuchen. Wir haben das in unserem Labor schon gemacht, mit 30 000 Substanzen. Aber bei Care geht es um größere Maßstäbe, um Hunderttausende Wirkstoffe und nicht nur um Nervenzellen, sondern um alle Arten von Zellen und Krankheiten.
Und das untersuchen sie bei allen Zellen auf die gleiche Art und Weise?
Wir wollen auch untersuchen, wie sich Wirkstoffe auf die Reifung der Zellen selbst auswirken, ob man also Vorläuferzellen anregen und beeinflussen kann. Da wir von iPS-Zellen ausgehen, können wir eigentlich jedes Stadium dieser sogenannten Differenzierung untersuchen.
Für diese Tests müssen sehr viele Stoffe an sehr vielen Zellen getestet werden. Wie machen Sie das technisch?
Der Aufwand für all diese Tests ist enorm, Menschen könnten so etwas mit ihren Händen gar nicht bewerkstelligen. Einer meiner Postdocs hat ausgerechnet, dass für den Test der 30 000 Substanzen mehr als eine Million Pipettierschritte nötig gewesen wären. Dafür kann man erstens gar nicht genug Mitarbeiter hinstellen und zweitens ist es per Hand unmöglich, das fehlerfrei hinzubekommen. Deshalb haben wir Roboter, Maschinen, die reproduzierbar und in großem Maßstab diese Tests durchführen. So wird das bei Care auch sein - nur noch viel größer!
Hans Schöler kam 2004 als Direktor ans Max Planck Institut für molekulare Biomedizin. Er gilt als einer der führenden Experten für Pluripotenz.
(Foto: Caroline Seidel/dpa)Viele Krankheiten treten erst im Alter auf. Wenn Sie Patientenzellen zu Stammzellen verjüngen, müssten Sie dann nicht erst einmal 40 Jahre warten, um Ihre Tests durchführen zu können?
Natürlich gehen manche Alterserscheinungen durch die Reprogrammierung zunächst wieder verloren. Und mit Sicherheit sind nicht alle Krankheiten dafür geeignet, in so einem System untersucht zu werden. Aber wir haben die Möglichkeit, den Alterungsprozess zu beschleunigen, die Zellen so zu stressen, dass sie sehr bald das typische Krankheitsbild zeigen. Und wir können endlich auch systematisch nach Medikamenten gegen seltene Erkrankungen suchen. Es gibt 4000 solcher Leiden, und selbst wenn wir nur 400 davon bei uns testen, sind das mehr, als jemals in einzeln geförderten Forschungsprojekten untersucht werden könnten.
Profitieren die Patienten, die ihre Zellen zur Verfügung stellen, von Care?
In der Zukunft, mit den neuen Methoden, die wir am Care entwickeln wollen, könnten Patienten im Rahmen einer personalisierten Medizin profitieren. Heute sind wir noch nicht ganz so weit. Wobei es allen Patienten hilft, wenn wir ihre Krankheit besser verstehen, neue Wirkstoffe finden und durch die Tests an verschiedenen Patienten herausfinden, welche aufgrund ihrer genetischen Disposition besonders gut oder schlecht auf ein Mittel ansprechen.
Wenn Sie nun neue Wirkstoffe finden, wer entwickelt diese Substanzen weiter ?
Sinn der Übung ist natürlich, dass sich Pharmahersteller in das Projekt einklinken, dass Care eine Technologieplattform für die Wirtschaft wird. Das ist in verschiedenen Stadien denkbar. Ursprünglich war die Idee sogar, dass die Firmen sich Räume mieten und eigene Versuchsreihen durchführen, wenn sie das möchten. Diese Prozesse werden jetzt im Detail gestaltet. Viele, auch große Unternehmen haben aber schon Interesse angemeldet. Wenn der Landtag dem Nachtragshaushalt im Herbst zustimmt, werden wir weiter sehen.