Zeitmaschine für die Zelle

8. Oktober 2012, 16:45 Uhr

Körperzellen lassen sich in eine Art Stammzellen zurückverwandeln. Was die beiden aktuellen Medizinnobelpreisträger erforscht haben, könnte einmal bei der Therapie unheilbarer Krankheiten helfen. Von Lea Wolz

Stammzellen gelten als die große Hoffnung in der Medizin. Was die Forscher an ihnen so fasziniert, ist ihre Pluripotenz: Sie können sich noch in alle Zellformen umwandeln, jeglicher Gewebetyp könnte somit aus ihnen gezüchtet werden - etwa Haut, Muskeln oder Nerven. Sogar Organe ließen sich so herstellen, hoffen Stammzellforscher.

Das große Versprechen der Stammzelltherapie ist daher, dass mit ihrer Hilfe eines Tages geschädigtes Gewebe durch neues ersetzt werden kann. So sollen Stammzellen in ferner Zukunft dabei helfen, heute unheilbare Krankheiten wie Alzheimer, Diabetes oder Parkinson zu bekämpfen.

Doch der Weg bis dahin ist noch weit und viele Hindernisse sind noch auszuräumen, das betonte auch die Nobel-Jury des Karolinska-Instituts in Stockholm. Trotzdem vergab das Komitee in diesem Jahr den Nobelpreis für Medizin an zwei Stammzellforscher: John B. Gurdon (79) aus Großbritannien und der Japaner Shinya Yamanaka (50) teilen sich die höchste Auszeichnung für Mediziner und Biologen.

Es gibt einen Weg zurück

Ihre Entdeckungen hätten das Verständnis davon revolutioniert, wie sich Zellen und Organismen entwickeln, lobte die Jury. In der Tat wurden die Ergebnisse, die John B. Gurdon vor 50 Jahren der Fachwelt präsentierte, zuerst skeptisch aufgenommen - liefen sie doch der gängigen Lehremeinung völlig zuwider. Bis dahin galt als sicher: Wenige Tage nach der Empfängnis besteht der Embryo aus unreifen Zellen, die sich noch in alle bei einem erwachsenen Organismus vorhandenen Zellarten entwickeln können. Im Laufe der Entwicklung spezialisieren sich diese pluripotenten Stammzellen allerdings und übernehmen verschiedene Aufgaben im Körper - etwa als Leber- oder Herzzellen. Einen Weg zurück, so nahm man an, gibt es nicht.

"Durch die Entdeckung der beiden Nobelpreisträger wissen wir allerdings, dass diese Entwicklung keine Einbahnstraße ist", sagte Urban Lendahl vom Nobelpreis-Komitee. In erster Linie ist diese Erkenntnis Gurdon zu verdanken, der mit seiner Arbeit das Fundament legte. 1962 entdeckte er, dass die Spezialisierung der Zellen ein umkehrbarer Prozess ist. Seine Hypothese: Das Genom einer spezialisierten Zelle enthält weiterhin alle Informationen, die es braucht, um sich in alle möglichen Zelltypen zu verwandeln.

Grundlage für das Klonen gelegt

Um diese Hypothese zu überprüfen, entfernte Gurdon den Zellkern aus der Eizelle eines Frosches und ersetzte ihn durch das Erbgut, das er aus einer spezialisierten Darmwandzelle gewonnen hatte. Aus den so veränderten Eizellen entwickelten sich tatsächlich Kaulquappen. Der Zellkern der spezialisierten Zellen hatte nicht seine Fähigkeit verloren, die Entwicklung eines vollständigen Organismus voranzutreiben, schlussfolgerte Gurdon. Die von ihm entwickelte Technik legte auch die Grundlage für das Klonen von Säugetieren.

Aber für sein Experiment musste er noch einen Zellkern entfernen und das Erbgut einer anderen Zelle einbringen. Wäre es eines Tages ohne dieses Kombinieren möglich, gleichsam die Lebensuhr einer Zelle zurückzudrehen - und eine ausdifferenzierte Zelle in eine Stammzelle mit all ihren Möglichkeiten zurück zu verwandeln? Diese Frage konnte der Japaner Shinya Yamanaka 40 Jahre später beantworten. Seine Erkenntnis, dass erwachsene Zellen durch einen molekularen Jungbrunnen gehen können, glich einer Sensation. Bereits sechs Jahre nach Veröffentlichung seiner Ergebnisse, wird er dafür nun mit dem Nobelpreis ausgezeichnet - was ungewöhnlich schnell ist.

Ethisch unbedenklich

Auf dem Weg zur ethisch unbedenklichen Stammzelle erforschte Yamanaka zunächst, welche Gene eine embryonale Stammzelle in diesem Zustand halten. So identifizierten er und sein Team vier Steuerungsgene, mit deren Hilfe es gelang, Hautzellen von Mäusen - und damit Körperzellen - in eine Art embryonalen Zustand zurück zu programmieren. Diese Zellen bezeichneten sie als induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen). Aus diesen züchteten die Forscher wiederum Nerven- oder Darmzellen.

Der Vorteil dieser Methode: Um diese maßgeschneiderten Stammzellen zu gewinnen, müssen nicht - wie sonst bei der Gewinnung von embryonalen Stammzellen - Embyronen zerstört werden. Sie ist daher ethisch nicht umstritten. Ganz ungefährlich ist sie allerdings nicht, da Viren eingesetzt werden, um die Gene in die Zelle einzuschleusen. Die Viren können dabei das Erbgut der Zelle schädigen, was das Krebsrisiko erhöht. Allerdings ist es Forschern mittlerweile auch gelungen, Zellen ohne den Einsatz von Viren und ohne eingeschleuste Gene zu reprogrammieren.

Weiter Weg bis zur Zelltherapie

Viele Forscher hoffen, dass sich aus iPS-Zellen eines Tages Ersatzgewebe oder gar -organe schaffen lassen, die vom Empfänger nicht abgestoßen werden. Denn: Sie stammen aus ihrem eigenen Körper. In den vergangenen Jahren wurden die entwicklungsfähigen iPS-Zellen bereits in viele andere Zelltypen umgewandelt. Sogar lebensfähige Mäuse gingen daraus hervor. Seriöse Mediziner warnen aber davor, die iPS-Zellen mit Hoffnungen zu überfrachten.

Bis die in den vergangenen Jahren gewonnenen Erkenntnisse in der Zelltherapie eingesetzt werden können, sei es noch ein langer Weg, betonte auch die Nobel-Jury. Doch schon heute könnten die Erkenntnisse dabei helfen, Krankheiten besser zu verstehen und Medikamente zu entwickeln. "Die beiden Preisträger haben völlig neue Felder für die Entwicklung von medizinischen Präparaten eröffnet", lobte Thomas Perlmann vom Nobelkomitee.

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