Stammzellen mit ihrer Fähigkeit zur Transformation scheinen ein wunderbares Heilmittel für viele Krankheiten zu sein. Erfahren Sie, was Stammzellen sind, für welche Krankheiten Stammzellen derzeit eingesetzt werden und welche Perspektiven für die Entwicklung der Stammzelltherapie bestehen? Woher kommt die Skepsis der Spezialisten?

Stammzellenhaben die Fähigkeit, sich in andere Zelltypen zu verwandeln. Die Stammzelltherapie ist sicherlich eines der eingängigsten und vielversprechendsten Konzepte der modernen Medizin. Es scheint, dass die Liste ihrer medizinischen Anwendungen endlos sein sollte - Reparatur von beschädigtem Gewebe, Züchten von Ersatzorganen …

Die Fakten sind jedoch anders. Obwohl die Anfänge der Forschung an Stammzellen in den 1960er Jahren liegen, beschränkt sich ihr Einsatz bisher auf wenige klar umrissene Indikationen.

Ideen für die Verwendung von Stammzellen gibt es viele, jedoch ist ihre Einführung in die klinische Anwendung durch eine Reihe von Faktoren begrenzt, unter denen die Frage nach der Sicherheit dieser Art von Therapie im Vordergrund steht

Was sind Stammzellen?

Stammzellen sind für die Bildung des menschlichen Körpers unerlässlich. In den frühesten Entwicklungsstadien besteht der menschliche Embryo vollständig aus Stammzellen. Im Laufe der Zeit verändern sie sich, wodurch alle Zelllinien entstehen, aus denen der menschliche Körper besteht.

Die zweite wichtige Rolle von Stammzellen besteht darin, einige Gewebe eines reifen Organismus zu besiedeln und als "Lagerhaus" zu fungieren. Bei Bedarf können sie sich in Zellen eines bestimmten Gewebes verwandeln, die absterben oder beschädigt werden. Dies ist jedoch nur für bestimmte Gewebe möglich.

Stammzellen sind also jene Zellen, die die Fähigkeit besitzen, sich in andere, spezialisiertere Zelltypen zu verwandeln.

Das wichtigste Merkmal von Stammzellen, das sie von anderen Zellen unterscheidet, ist ihre Teilung.

Eine Stammzelle kann sich bei der Teilung differenzieren, d. h. sie bildet eine Tochterzelle eines bestimmten Typs (z. B. eine Muskel-, Nerven- oder Epithelzelle).

Es gibt verschiedene Arten von Stammzellen, abhängig von ihrer Beschaffenheit: einige von ihnensie können sich in jede Art von Tochterzelle verwandeln, während andere nur Zellen bilden können, aus denen eine bestimmte Art von Gewebe besteht (mehr dazu weiter unten).

Das zweite wichtige Merkmal von Stammzellen hängt ebenfalls mit ihrer Teilung zusammen. Bei der Bildung einer Tochterzelle verschwindet die Mutterzelle nicht spurlos. Bei der Teilung entsteht eine weitere Stammzelle, die mit der „Mutterzelle“ identisch ist.

Das Ergebnis einer Mutterzellteilung ist eine Mutterzelle und eine spezialisierte Tochterzelle

Dieser Mechanismus wird als Selbsterneuerung bezeichnet. Dank dessen "verschleißen" Stammzellen nicht und lassen nicht zu, dass die Größe ihres Pools abnimmt.

Arten von Stammzellen

Wie bereits erwähnt, können sich Stammzellen bei der Teilung in andere Zelltypen umwandeln. Kann dann jede Stammzelle zu jeder Tochterzelle werden? Nun, nein.

Stammzellen werden in vier Untergruppen eingeteilt, je nachdem wie breit das Zellspektrum durch ihre Teilung entstehen kann.

Die Stammzellen, die den menschlichen Embryo bilden, sind in der Lage, alle Arten von Zelllinien hervorzubringen. Einige Stammzellen wiederum, die das Gewebe eines erwachsenen Menschen bewohnen, können sich nur in einen streng definierten Zelltyp verwandeln, der ein bestimmtes Gewebe bildet.

Die Teilung von Stammzellen aufgrund der Möglichkeit, verschiedene Tochterzellen zu bilden, ist wie folgt:

  • totipotente Stammzellen

Dies sind Zellen mit dem größten Differenzierungspotential, die sich zu jeder Art von Tochterzelle entwickeln können. Totipotente Zellen bilden eine Zygote (eine Zelle, die aus der Befruchtung einer Eizelle durch ein Spermium entsteht) sowie einen Embryo in den frühesten Stadien seiner Entwicklung. Alle Arten von Zellen, aus denen der menschliche Körper besteht, können aus totipotenten Zellen entstehen.

  • pluripotente Stammzellen

Pluripotente Zellen können sich auch in viele Arten von Zellen verwandeln. Plazentazellen sind jedoch eine Ausnahme. Pluripotente Zellen bilden die sog Embryoknoten, der eine der Strukturen ist, die in der ersten Woche der Embryonalentwicklung gebildet werden.

Aus pluripotenten Zellen des embryonalen Knotens entstehen drei sogenannte die Keimblätter, aus denen sich später alle Gewebe unseres Organismus entwickeln. Obwohl die Namen der Keimblätter etwas kompliziert klingen (Ektoderm, Mesoderm und Entoderm), sind die daraus gebildeten Gewebe jedem bekannt.

Das Ektoderm produziert Haut und Strukturnervös, aus dem Mesoderm – dem Kreislauf- und Bewegungsapparat und aus dem Endoderm – dem Atmungssystem und dem größten Teil des Verdauungssystems.

  • multipotente Stammzellen

Multipotente Zellen sind eine Gruppe von Stammzellen mit einem etwas geringeren Differenzierungspotential. Aus ihnen können zwar immer noch verschiedene Zelltypen hergestellt werden, aber in der Regel handelt es sich um Zellen eines ähnlichen Typs. Das Paradebeispiel für Zellen in dieser Untergruppe sind multipotente Knochenmarkszellen, auch bekannt als hämatopoetische Stammzellen. Sie können sich in beliebige Blutzellen wie Erythrozyten oder verschiedene Arten von Leukozyten verwandeln. Sie sind jedoch nicht in der Lage, die Zellen zu produzieren, die andere Gewebe aufbauen.

  • unipotente Stammzellen

Dieser Zelltyp kann nur eine Art von Tochter werden. Normalerweise fungieren unipotente Zellen als Reservoir für die Erneuerung und Reparatur von adultem Gewebe. Ein Beispiel für unipotente Zellen sind epidermale Stammzellen, die in der menschlichen Haut vorkommen.

Wo bekomme ich Stammzellen her?

Die Gewinnung von Stammzellen ist grundsätzlich auf zwei Wegen möglich.

Ihre erste Quelle ist ein menschlicher Embryo, aus dem die sogenanntenembryonalen Stammzellenisoliert werden. Dies sind Zellen der Zeichentotipotentoderpluripotentund daher in der Lage, sich in alle Arten von Geweben zu differenzieren.

Die zweite Art von Stammzellen heißtsomatische Stammzellen(oder „erwachsene“ Stammzellen). Dieser Zelltyp stammt - wie der Name schon sagt - aus dem erwachsenen menschlichen Körper.

Unter normalen Bedingungen sind dies Zellen, die verschiedene Organe bewohnen

  • Knochenmark
  • Muskeln
  • Leber
  • Skin
  • Blutgefäße

In diesen Organen fungieren Stammzellen als Reservoir und ermöglichen die Regeneration geschädigter Gewebe.

Es ist nicht schwer zu erraten, dass somatische Stammzellen ein geringeres Differenzierungspotential haben als Stammzellen embryonalen Ursprungs. Adulte Zellen sindmultipotentoderunipotent , d.h. sie können sich in Zellen eines ähnlichen Typs oder sogar in nur einen Typ von Tochterzellen verwandeln.

Somatische Stammzellen im Körper eines Erwachsenen zu finden und zu erh alten, ist eine ziemliche Herausforderung. Die Anzahl dieser Zelltypen in Geweben ist sehr gering.

Einmal gesammelt, sind sie in einer Laborumgebung sehr schwer zu kultivieren, daher ist es schwierig, sie zu erh altengrößere Mengen

Derzeit werden adulte Stammzellen nur aus wenigen Quellen gewonnen. Für hämatopoetische Stammzellen sind dies:

  • Knochenmark
  • peripheres Blut
  • Nabelschnurblut

Aus Fettgewebe und Knochenmark erhält man wiederum die sogmesenchymale Stammzellen . Sie können sich in verschiedene Arten von Geweben verwandeln:

  • Knochen
  • chondral
  • Muskel
  • Fett

Therapien mit mesenchymalen Stammzellen befinden sich noch in der Forschungsphase - ihre Sicherheit und Wirksamkeit sind bisher nicht bestätigt.

Es lohnt sich, eine weitere Art von Stammzellen zu erwähnen, die eine Art Hybrid der beiden oben genannten ist. Das nennt maninduzierte pluripotente Stammzellen .

Dies sind aus einem erwachsenen Organismus gewonnene Stammzellen, die in einem Labor reprogrammiert wurden, um ihnen die Eigenschaften von Keimzellen zu verleihen.

Aktueller Einsatz von Stammzellen

Da wir die Arten und Differenzierungsmöglichkeiten von Stammzellen bereits kennen, bleibt die Frage - welche davon und wie werden sie in der Medizin verwendet?

  • embryonale Stammzellen

Embryonale Stammzellen sind für keine Therapie zugelassen. Wieso den? Hier sind einige Gründe.

Zunächst einmal bringt ihre Verwendung ethische Dilemmata mit sich. Embryonale Stammzellen werden aus Embryonen gewonnen, die für Forschungszwecke bestimmt sind und am häufigsten während In-vitro-Fertilisationsverfahren erzeugt werden. Ethische Fragen sind einer der Faktoren, die den Fortschritt der Forschung an auf diese Weise gewonnenen Stammzellen einschränken.

Das zweite Hindernis für die Verwendung von Keimzellen ist rein wissenschaftlicher Natur. Sie sind Zellen mit großem Differenzierungspotential und können sich in jede Art von Tochterzellen verwandeln. Bisher wurde noch keine Methode gefunden, um ihr Verh alten zu kontrollieren.

Embryonale Stammzellen bilden nach der Implantation in den menschlichen Körper Tumore, die aus verschiedenen, chaotisch angeordneten Zellen bestehen. Diese Arten von Tumoren werden Teratome (lat. Teratom) genannt. Wir suchen ständig nach Möglichkeiten, Keimzellen so zu dirigieren, dass sie sich in das gewünschte Gewebe verwandeln.

Die Verwendung embryonaler Stammzellen birgt auch das Risiko der Abstoßung - sie sind Fremdmaterial (ähnlich einer Organtransplantation von einem nicht verwandten Spender).

Das Risiko ist daviel weniger, wenn adulte Stammzellen verwendet werden, die von demselben Patienten gespendet und erh alten wurden. Wir nennen dieses Verfahren eine autologe Transplantation.

  • adulte Stammzellen

Obwohl auch die Verwendung von adulten Stammzellen mit vielen Einschränkungen verbunden ist, wird derzeit nur diese Art von Stammzellen in der Medizin verwendet. Die Gewinnung adulter Stammzellen erfordert keine Embryonenkultur und wirft daher weitaus weniger moralische Dilemmata auf. Adulte Stammzellen werden in folgenden Therapieformen eingesetzt:

  • Transplantation hämatopoetischer Stammzellen

Die hämatopoetische Stammzelltransplantation ist derzeit die einzige routinemäßige Stammzelltherapie, die weltweit erfolgreich eingesetzt wird. Die sogenannte Knochenmarktransplantationen sind eine Methode zur Behandlung vieler hämatologischer Erkrankungen.

Erstens werden sie bei Patienten mit primären Immundefekten, dh erblichen Anomalien des Immunsystems, eingesetzt. Eine Knochenmarktransplantation ist für sie oft die einzige Möglichkeit, funktionsfähige Immunzellen zu erh alten.

Die zweite Gruppe von Patienten, die möglicherweise eine Transplantation hämatopoetischer Stammzellen benötigen, sind diejenigen, deren Knochenmark geschädigt ist, beispielsweise als Folge einer aggressiven Krebsbehandlung.

Eine solche Situation kann im Fall von Blutkrebs (z. B. Leukämie) wünschenswert sein, wenn das Ziel der Therapie darin besteht, das hämatopoetische System zu zerstören, das von dem neoplastischen Prozess bedeckt ist, und dann seine Rekonstruktion mit Hilfe eines implantierten Schafts Zellen.

  • Behandlung ausgedehnter Wunden mit epidermalen Stammzellen

Epidermale Stammzellen sind eine Möglichkeit, ausgedehnte Wunden wie Verbrennungen zu heilen.

Das gesamte Verfahren ist wie folgt: Zunächst werden epidermale Stammzellen aus einem Fragment der gesunden Haut des Patienten gewonnen.

Dann werden diese Zellen einer Laborkultur unter Bedingungen unterzogen, die ihre intensive Vermehrung ermöglichen.

Sobald die richtige Anzahl an Zellen erreicht ist, werden sie auf die Wundoberfläche aufgebracht.

Ein weiterer Vorteil der Therapie ist, dass der Körper des Patienten einen solchen "Verband" nicht abstoßen kann - er wurde aus seinen eigenen Zellen hergestellt.

  • ophthalmologische Behandlung unter Verwendung von Limbusstammzellen der Hornhaut

Eine weitere Therapie mit Stammzellen wurde erst vor relativ kurzer Zeit zugelassen. Es handelt sich um ein Medikament enth altendLimbus-Stammzellen der Hornhaut, die den Wiederaufbau des Hornhautepithels (der vorderen, äußeren Schicht des Augapfels) ermöglichen.

Wie im vorherigen Fall ist die "Quelle" der Zellen der Patient selbst, genauer gesagt sein gesundes Auge.

Nachdem die Stammzellen gesammelt wurden, werden sie im Labor vermehrt und dann dem betroffenen Auge verabreicht. Eine Indikation für den Einsatz der Therapie ist ein Mangel an kornealen limbalen Stammzellen, beispielsweise aufgrund einer Schädigung durch eine chemische Substanz.

Die Zukunft der Stammzellen

Der obige Text stellt kurz die derzeitige und - wie Sie sehen können - sehr begrenzte Verwendung von Stammzellen in der Medizin dar.

Die Forschung auf diesem Gebiet ist sehr komplex, und Stammzellen werfen immer noch mehr Fragen als Antworten auf.

Von Zeit zu Zeit gibt es in der wissenschaftlichen Welt Informationen über damit verbundene bahnbrechende Entdeckungen, aber leider stellt sich in vielen Fällen heraus, dass die veröffentlichten Forschungsergebnisse nicht wahr sind.

So war es zum Beispiel bei dem lautstarken Versuch, Knochenmarkstammzellen in die Infarktnarbe im Herzmuskel zu implantieren. Die angeblich positiven Ergebnisse einer solchen Therapie lösten eine Lawine weiterer Studien in anderen klinischen Zentren aus, aber alle Experimente endeten letztendlich im Scheitern.

Um Stammzellen effektiv und sicher in der Medizin einsetzen zu können, sind noch viele Jahre Forschung nötig.

Wissenschaftler versuchen ständig, mehr über die ungewöhnlichen Mechanismen ihrer Funktionsweise zu erfahren.

Welche Faktoren beeinflussen den Prozess der Stammzelldifferenzierung?

Ist dieser Vorgang kontrollierbar?

Was tun, um sie effektiv zu vermehren?

Welche der bisher unheilbaren Krankheiten haben wirklich eine Chance, mit einer solchen Therapie geheilt zu werden?

Diese und viele weitere Fragen sind ständig Gegenstand laufender wissenschaftlicher Forschung.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass die therapeutischen Einsatzmöglichkeiten von Stammzellen zwar begrenzt sind, sie aber auch in anderen Bereichen der Medizin nützlich sind.

Ein Beispiel ist die Erforschung von Krebsprozessen. Stammzellen ermöglichen es, einen solchen Prozess unter Laborbedingungen zu simulieren und dann mögliche Therapien (z. B. neue Krebsmedikamente) daran zu testen.

Die Richtungen der laufenden Forschung zu Stammzellen sind beispielsweise Anwendungen in:

  • neurodegenerative Erkrankungen (z. B. Alzheimer)
  • Rückenmarksverletzungen
  • Verletzungen des Bewegungsapparates

oderschließlich Rekonstruktionsversuche ganzer Organe (z. B. Bauchspeicheldrüse bei Typ-I-Diabetes)

Wir müssen uns darüber im Klaren sein, dass Stammzellen kein Allheilmittel sind und dass jede potenzielle Anwendung unabhängig erforscht wird und vor der Zulassung einer Reihe von klinischen Studien unterzogen werden muss.

Abschließend sei auch vor „Kliniken“ gewarnt, die Stammzelltherapien ohne Zulassung anbieten.

Diese Art von Experimenten führt am Ende bestenfalls zu einem Verlust von Geld und im schlimmsten Fall zu einem Verlust Ihrer Gesundheit und sogar Ihres Lebens.

Über den AutorKrzysztof BialazitEin Medizinstudent am Collegium Medicum in Krakau, der langsam in die Welt der ständigen Herausforderungen der ärztlichen Arbeit eindringt. Sie interessiert sich besonders für Gynäkologie und Geburtshilfe, Pädiatrie und Lifestyle-Medizin. Ein Liebhaber von Fremdsprachen, Reisen und Bergwandern.

Weitere Artikel dieses Autors lesen

Kategorie:

Gesundheit