Zellbasierte Verfahren

zellbasierte Verfahren
zellbasierte Verfahren; Bild: Fotolia

Was versteht man unter einem zellbasierten Verfahren?

Zellbasierte Verfahren sind Therapieansätze, bei denen „neue“ Zellen in den Körper des Patienten eingebracht werden, um eine Krankheit zu behandeln. Analog wird oft auch die Bezeichnung Zelltherapie verwendet. Das Ziel besteht darin, untergegangene oder funktionsgestörte Zellen, Gewebe und Organe durch den Einsatz zellbasierter Verfahren zu reparieren, zu regenerieren oder zu ersetzen.

Zu den zellbasierten Therapieverfahren gehören unter anderem:

  • Die Transplantation von erwachsenen, ausdifferenzierten menschlichen Zellen, die entweder aus dem eigenen Körper oder dem eines Spenders gewonnen werden.
  • Die Gabe von (genetisch) modifizierten menschlichen Zellen, die eine bestimmte, vom Organismus benötigte Substanz herstellen.
  • Die Gabe von nicht-menschlichen Zellen, die eine bestimmte, vom Organismus benötigte Substanz herstellen. Ein Beispiel ist die Behandlung von Diabetikern mit insulinproduzierenden Zellen aus Schweinen.
  • Die Transplantation von so genannten Stammzellen, die entweder vom Patienten selbst (autolog) oder von einem Spender (allogen) kommen

 

 

Stammzelltherapie – Umstrittener Hoffnungsträger

Von den genannten Methoden hat die Stammzelltherapie in den letzten Jahren sicherlich das größte öffentliche Interesse erfahren. Zunächst gefeiert als der große Hoffnungsträger einer neuen, regenerativen Medizin hat sie viel Kritik und Rückschläge hinnehmen müssen. Nichtsdestotrotz bleibt die Stammzelltherapie einer der meist versprechendsten Wege zur Behandlung vieler, bis heute nicht heilbarer Erkrankungen – von der Parkinson-Krankheit über Krebs bis hin zum Herzinfarkt.

Stammzellen sind Vorläuferzellen, aus denen sich die reifen Zellen entwickeln oder ausdifferenzieren, wie Fachleute sagen, und die in Geweben und Organen des Körpers dann spezifische Funktionen übernehmen. Diese Fähigkeit wird als Potenz bezeichnet. Eine weitere Eigenschaft, die Stammzellen definiert, ist ihre Fähigkeit sich selbst zu erneuern. Das heißt, sie können sich durch Zellteilung praktisch unbegrenzt vermehren, ohne ihren undifferenzierten Zustand zu verlieren. Prinzipiell muss man embryonale und adulte Stammzellen unterscheiden. Erstere sind pluripotent, das heißt sie können sich zu allen der über 200 verschiedenen Zelltypen des menschlichen Körpers differenzieren. Gewinnen lassen sich embryonale Stammzellen, wie der Name schon sagt, nur aus Embryonen.

IN KÜRZE:

Stammzellen sind Vorläuferzellen, aus denen sich die reifen, funktionsfähigen Zellen des Körpers entwickeln. Während sich embryonale Stammzellen zu sämtlichen Zelltypen des Organismus ausdifferenzieren können, bilden adulte Stammzellen nur ein bestimmtes Spektrum von Zellen – abhängig von ihrem Ausgangsgewebe.

Adulte Stammzellen hingegen finden sich auch nach dem Embryonalstadium im Organismus. Aus ihnen werden das gesamte Leben lang neue, spezialisierte Zellen gebildet, vor allem in Geweben und Organen, die sich permanent erneuern wie dem blutbildenden System im Knochenmark oder der Haut. Anders als die embryonalen Stammzellen sind sie aber nicht pluri- sondern nur multipotent. Das heißt, sie können sich je nach Ursprungsgewebe nur in bestimmte Zelltypen ausdifferenzieren, aber nicht in alle. So können sich beispielsweise aus neuronalen Stammzellen zwar alle Zelltypen des Nervengewebes entwickeln, aber keine Leber- oder Nierenzellen. Ihr Differenzierungspotenzial ist also eingeschränkt. Adulte Stammzellen werden bereits seit vielen Jahrzehnten therapeutisch eingesetzt, vor allem in der Therapie von Blutkrebs.

Eine gewisse Sonderstellung nehmen die induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) ein. Dabei handelt es sich um eigentlich ausdifferenzierte Körperzellen, die wieder in pluripotente Stammzellen umgewandelt wurden. Erstmals ist diese Reprogrammierung menschlicher Zellen im Jahre 2006 gelungen.



Zellbasierte Verfahren in der Therapie von Lungenerkrankungen

Ob Asthma, COPD, Lungenemphysem, Lungenfibrose oder Mukoviszidose – bei den meisten chronischen Lungenerkrankungen sind bis heute keine Therapien verfügbar, die eine ursächliche Heilung ermöglichen. Das heißt, die Medizin muss sich bei diesen schweren Leiden bislang darauf beschränken, die Symptome zu lindern und das Fortschreiten der Erkrankung zu stoppen oder zumindest zu verzögern. Hinzu kommt, dass Lungenerkrankungen mit einem Funktionsverlust und/oder dem Untergang von Lungengewebe einhergehen. Dieses verlorene oder nicht funktionelle Gewebe mit Hilfe von zellbasierten Therapieverfahren regenerieren oder ersetzen zu können, ist also ein sehr schlüssig und vielversprechend klingender Ansatz. Zu diesem Schluss kommt auch die American Lung Association in einem Statement: Stammzellen und andere Zelltherapien zur Behandlung von Lungenerkrankungen zu nutzen, hätte "einen großen Reiz", so die Experten. Allerdings betonen sie, dass über die kurz- und langfristigen Effekte zum jetzigen Zeitpunkt nur sehr wenig bekannt wäre und verweisen auf mögliche Nebenwirkungen, die den Zustand des Patienten nicht verbessern sondern verschlechtern könnten. "Sicherheit", so ihr Fazit, "hat deshalb oberste Priorität."

IN KÜRZE:

Zellbasierte Verfahren zur Therapie von Lungenerkrankungen befinden sich derzeit größtenteils noch in einem vorklinischen, experimentellen Stadium. Denn vor einer möglichen Anwendung am Menschen müssen Nebenwirkungen sicher ausgeschlossen oder zumindest bekannt sein.

Tatsächlich werden zellbasierte Therapien momentan nur in einigen wenigen klinischen Studien an Patienten mit Lungenerkrankungen klinisch erprobt. Die durchaus intensiven Forschungsbemühungen fokussieren sich vor allem darauf, mehr über Stammzellen, ihre Eigenschaften und ihr Verhalten, zu erfahren. Neben dieser Grundlagenforschung untersucht man zellbasierte Verfahren zur Behandlung von verschiedenen Lungenerkrankungen in Tiermodellen. So wächst das Wissen stetig weiter – und mit ihm die Hoffnung auf eine baldige therapeutische Anwendung beim Menschen.

 

Welche aktuellen Forschungsansätze gibt es?

2009 wurde im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ausgerufenen nationalen Förderprogramms für seltene Erkrankungen das BMBF Netzwerk "Cellular Approaches for rare Pulmonary Diseases" – kurz CARPuD - ins Leben gerufen. Ziel des Projekts, an dem die Universitäten Heidelberg, Hannover und Homburg/Saar beteiligt sind, ist wie der Name sagt, die Erforschung zellbasierter Verfahren für seltene und bislang unheilbare Lungenerkrankungen, wobei der Schwerpunkt auf drei krankheitsbildern liegt: der Mukoviszidose (Cystische Fibrose), dem Alpha-1-Antitrypsin-Mangel und dem Surfactant-Mangelsyndrom. All diese Krankheiten beruhen auf genetischen Defekten. In der bis 2015 laufenden zweiten Förderperiode war es das Ziel der Forscher, die genetisch veränderten adulten Körperzellen zu iPS-Zellen zu reprogrammieren. Diese sollen dann einerseits verwendet werden, um die zellulären und molekularen Krankheitsmechanismen der genannten Lungenerkrankungen aufzuklären. Aber auch, um zelltherapeutische Behandlungsansätze im Tiermodell zu entwickeln und zu erproben.

Eine zellbasierte Behandlungsmöglichkeit für die ebenfalls bis heute nicht heilbare Lungenfibrose wollen Wissenschaftler des Comprehensive Pneumology Center in München finden. Dabei konzentriert sich das Team um Oliver Eickelberg ganz auf die so genannten mesenchymalen Stammzellen. Denn diese Vorläuferzellen lassen sich relativ leicht aus dem Knochenmark gewinnen und im Labor zu verschiedenen Zelltypen ausdifferenzieren. Außerdem kristallisiert sich heraus, dass adulte humane mesenchymale Stammzellen offenbar die Fähigkeit haben, Reparaturvorgänge in geschädigtem Gewebe auszulösen und zu steuern. Deswegen sehen nicht nur die Münchner Forscher in diesem Stammzelltyp sehr viel therapeutisches Potenzial.

Bisher unaufhaltsame Krankheiten wie Lungenfibrose durch die Transplantation von Stammzellen endlich heilen zu können, ist ihre Hoffnung, die möglichst schnell Realität werden soll. Deshalb kooperiert die Forschergruppe des CPC auch seit Ende 2010 mit dem Baseler Pharmakonzern Roche. Gemeinsam mit den dortigen Wissenschaftlern sollen und müssen zunächst aber grundlegende Fragen geklärt werden: Was geschieht mit den Stammzellen, nachdem sie transplantiert wurden? Wohin wandern sie und wie beeinflussen sie die etwa 40 anderen Zelltypen der Lunge? Können sie ihren Nutzen so, wie sie sind, entfalten? Oder ist es notwendig, die Zellen dazu erst zu modifizieren? Wenn man die Antworten auf solche Fragen kennt, rücken zellbasierte Verfahren zur Behandlung von Lungenerkrankungen in greifbare Nähe.

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Letzte Aktualisierung:

09.08.16

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