Erwachsene Stammzellen

Der Morgen begann mit einem ersten spielerischen Hauch von dem, was uns bevorstand. Kurz nach 9 Uhr morgens marschierten Bradley Martin, seine Assistentin Jin-Quang Kuang und eine Forscherin namens Ellen Flynn einen schwach beleuchteten, institutionell gefliesten Korridor im Johns Hopkins Hospital in Baltimore entlang. Nachdem sie eine Pause gemacht hatten, um tief Luft zu holen, stießen sie durch eine grüne Tür und betraten einen kleinen Raum, in dem mehrere robuste Yorkshire-Schweine sie mit kreischendem Quietschen und schäumender Neugier begrüßten. Flynn schob ein herzbildendes Echokardiogramm-Gerät in den schmalen Gang zwischen den Käfigen, und dann trat Martin, ein fadenscheiniges gelbes OP-Kittel, das seine Bluejeans und sein Sporthemd bedeckte, behutsam in einen der Käfige und schlang vorsichtig einen Arm um das riesige Schweinefleisch. eine Geste, die zwischen einer Umarmung und einem Schwitzkasten schwankte. All die Jahre des Studiums, grunzte Martin über die Schulter, zahlen sich endlich aus.

Verbringen Sie Ihren Morgen damit, ein 180 Kilogramm schweres Schwein in Position zu ringen und es ruhig zu halten, während ein Kollege auf der Suche nach einem guten Echokardiogramm-Signal eine geleebeschichtete Sonde über die Brust des Tieres reibt, gegen ohrenbetäubendes Geschrei des Schweineprotestes und die In-Ihre-Gesicht Geruch von großen Tieren, die auf engem Raum gehalten werden - so stellen sich die meisten Menschen die Welt der Zellbiologie nicht gerade vor. Aber Martin interessiert sich nicht für gewöhnliche Zellen – oder gewöhnliche Biologie. Sein Streifzug in die Tierstube stellt einen der letzten Schritte dar, um eine futuristische Form der Koronarmedizin für die Erprobung am Menschen vorzubereiten. Wenn alles gut geht, könnten diese Humanstudien bereits Ende dieses Jahres beginnen.

Die Zukunft des Fernsehens

Diese Geschichte war Teil unserer November-Ausgabe 2001



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Martin, ein rothaariger, gut gelaunter leitender Forscher bei Osiris Therapeutics in Baltimore, stattet diesem Raum seit sechs Monaten wöchentliche Besuche ab. Es ist eine Art Herzstation: Alle Schweine im Raum haben einen Herzinfarkt erlitten. Einige von ihnen haben jedoch anschließend eine sehr ungewöhnliche Form der Behandlung erhalten, eine Injektion von Stammzellen - spezifisch eine adulte Form dieser vielseitigen Vorläuferzellen, die aus dem Knochenmark isoliert wurden. Martins Hoffnung ist, dass diese speziellen Zellen, die Biologen als adulte mesenchymale Stammzellen bezeichnen, im Herzen der Schweine gewachsen sind und sich direkt an der Verletzungsstelle zu neuem, gesundem Gewebe entwickelt haben.

Tatsächlich ist es die unheimliche Fähigkeit, Bereiche mit physiologischen Schäden zu erfassen und dann den Heilungs- und Reparaturprozess zu organisieren, die diese und andere Arten von Stammzellen so mit medizinischen Möglichkeiten beladen macht. Die meisten Zellen im Körper sind darauf spezialisiert, bestimmte Funktionen in bestimmten Geweben zu erfüllen, aber Stammzellen - die sowohl in Embryonen als auch an verschiedenen Stellen im Körper eines Erwachsenen zu finden sind - können eine Reihe verschiedener Gewebe bilden und könnten daher theoretisch zur Behandlung verwendet werden eine Vielzahl von Krankheiten. Wiederaufbau von Herzen nach Herzinfarkten, Regeneration von Lebern, die durch Zirrhose oder Viruserkrankungen geschädigt wurden, Wiederaufbau von geschädigten Gelenken, Aussaat des Gehirns mit frischen Neuronen, um die Auswirkungen der Parkinson-Krankheit und der Lou-Gehrig-Krankheit umzukehren – dies sind nur einige der fantastischen medizinischen Schuldscheine, die Ärzte vorhersagen diese bemerkenswert potenten Zellen werden sich letztendlich erlösen.

Dennoch ist eine professionelle Rivalität zwischen Forschern entstanden, die der Meinung sind, dass aus Embryonen gewonnene Stammzellen das größte medizinische Potenzial haben, und denen, die stattdessen auf Zellen aus adultem Gewebe setzen. Embryonale Stammzellen können mehr als 200 separate und unterschiedliche Gewebe bilden, während adulte Stammzellen multipotent sind und nur eine begrenzte Anzahl von Geweben bilden können; die Osiris-Zellen zum Beispiel haben nur sechs mögliche Schicksale. Aber aufgrund ihres umstrittenen Ursprungs in Embryonen, die bei der In-vitro-Fertilisation übrig geblieben sind, sind embryonale Stammzellen auf heftigen öffentlichen Widerstand von religiösen und politischen Konservativen gestoßen, was die Finanzierung und die Forschungsmöglichkeiten verlangsamt hat. Und während Präsident George W. Bushs Entscheidung vom August, begrenzte Bundesmittel für die Forschung an embryonalen Stammzellen zuzulassen, dazu beitragen könnte, das Feld zu öffnen, bleibt seine politische Zukunft im Dunkeln.

Während sich dieses öffentliche Drama abspielte, schreiben die vermeintlich weniger potenten und scheinbar weniger glamourösen biologischen Cousins ​​der embryonalen Stammzellen, die adulten Stammzellen, im Stillen eine faszinierende eigene Geschichte – eine Geschichte, die in vielerlei Hinsicht klinisch fortgeschrittener ist und kommerziell, als die Geschichte der embryonalen Stammzellen. Während Bundesfinanzierungsverbote und politische Debatten die Forschung an humanen embryonalen Stammzellen in die Labore einer Handvoll Unternehmen verbannt haben, sind im Paralleluniversum der Forschung an adulten Stammzellen große Fortschritte erzielt worden, wobei sowohl Unternehmen als auch akademische Wissenschaftler ein bemerkenswertes Ergebnis nach dem anderen veröffentlichen. Auf der Grundlage dieser Studien wurden in den letzten zwei Jahren eine Reihe von Humanstudien mit adulten Stammzellen gestartet, wobei mehrere weitere hochkarätige experimentelle Behandlungen geplant sind, innerhalb des nächsten Jahres mit Humantests zu beginnen.

Eingestreut in Gewebe im ganzen Körper, von knapp unter der Hautoberfläche bis hin zu tiefen Schanzen wie Leber und Knochenmark, sind adulte Stammzellen laut Kritikern nicht die Antwort auf alle Krankheiten. Bei bestimmten Krankheiten erscheinen adulte Zellen sehr vielversprechend, insbesondere bei Leber- und Herzerkrankungen, sagt Ronald McKay, Forscher am National Institute of Health. Wenn Sie jedoch nach einer Lösung für die Parkinson-Krankheit oder Diabetes fragen, würde ich sagen, dass die Zellen, die den besten Weg bieten, fetale und embryonale Zellen sind. Doch im unversöhnlichen Schmelztiegel klinischer Studien, in dem medizinisches Potenzial auf die wankelmütigen Realitäten des menschlichen Körpers trifft, werden bereits adulte Stammzellen getestet, während der erstmalige Einsatz embryonaler Stammzellen beim Menschen vielleicht noch drei bis fünf Jahre entfernt ist.

Während eine Reihe von Biotech-Unternehmen Forschungsprogramme für adulte Stammzellen anbieten, war Osiris besonders aggressiv, wenn es darum ging, die Zellen in Studien am Menschen aufzunehmen. So testen Ärzte des Unternehmens seit 1999 die Fähigkeit von mesenchymalen Stammzellen aus Knochenmark, Krebspatienten dabei zu helfen, ihr Blut und ihr Immunsystem, das durch Chemotherapie geschädigt werden kann, schneller wieder aufzubauen. In diesen Studien sollten die mesenchymalen Stammzellen traditionelle Knochenmark- oder Nabelschnurbluttransplantationen verbessern. Was wir bisher sagen können, sagt John E. Wagner, Professor für Pädiatrie an der University of Minnesota, der eine der Studien leitet, ist, dass wir keine negativen Nebenwirkungen gesehen haben und den Eindruck haben, dass es schneller geht.

Jüngste Tierstudien aus akademischen Labors haben die wichtige Lektion zum Mitnehmen über adulte Stammzellen im letzten Jahr unterstrichen: Diese Zellen sind biologisch viel vielseitiger und in der Lage, viel mehr zelluläre Schicksale zu übernehmen, als man bisher dachte. Im vergangenen Mai veröffentlichten der Pathologe Neil Theise von der New York University und die Stammzellbiologin Diane Krause von der Yale University und ihre Kollegen einen Bericht in der Zeitschrift Cell, in dem sie behaupteten, dass eine adulte Stammzelle aus dem Knochenmark von Mäusen die Fähigkeit habe, mehrere Gewebe zu bilden – Blut , Lunge, Leber, Magen, Speiseröhre, Darm und Haut. Theise glaubt, dass diese adulten Stammzellen so flexibel sind wie die embryonalen, und bezeichnet sie als die ultimative adulte Stammzelle. Ein Team unter der Leitung von Freda Miller von der McGill University in Montreal hat kürzlich eine Arbeit veröffentlicht, die zeigt, dass sich adulte Stammzellen, die aus der Haut, einer leicht zugänglichen Entnahmestelle, herausgerissen werden, zu Fett-, Muskel- und Nervenzellen entwickeln können.

Eine weitere ähnlich überraschende Falte in der Geschichte der adulten Stammzellen ist im letzten Jahr in der Forschung an der Stanford University und den National Institutes of Health aufgetreten. Das Labor von Eva Mezey am National Institute of Neurological Disorders and Stroke beispielsweise hat gezeigt, dass bei Mäusen transplantierte Knochenmarkstammzellen ins Gehirn wandern und sich dort zu Zellen mit Eigenschaften von Neuronen und anderen Arten von Gehirnzellen. Es ist Teil einer Reihe faszinierender, aber keineswegs endgültiger Experimente, die darauf hindeuten, dass das Schicksal adulter Stammzellen in hohem Maße von der lokalen Umgebung bestimmt wird, in der sie platziert werden.

Skeptiker warnen davor, dass Stammzellexperimente an Mäusen nicht automatisch auf die menschliche Biologie übertragen werden. Dennoch bestärken all diese Studien die Vorstellung, dass der Körper eines Erwachsenen eine Reserve an Stammzellen vorhält, sicherlich im Knochenmark und wahrscheinlich auch in vielen anderen Geweben – auch wenn die Vorräte mit zunehmendem Alter zu schwinden scheinen. Sie scheinen Teil eines natürlichen Reparatursystems zu sein, so dass sie bei einer Gewebeschädigung in großer Zahl aus dem Mark kommen, sagt Darwin J. Prockop, Direktor des Zentrums für Gentherapie der Tulane University in New Orleans, LA. Mit anderen Worten, adulte Stammzellen scheinen als mikroskopische medizinische Apotheke des Körpers rund um die Uhr auf Abruf für die Wundheilung zu fungieren.

Als Körperteil hat das Knochenmark nie die Art von hinreißender Shakespeare-Prosodie inspiriert, die zum Beispiel Herz, Leber, Gehirn oder sogar Milz verschwendet wird; für den größten Teil der aufgezeichneten Geschichte war es in einem Suppentopf von größerem Wert als in der Klinik. Aber diese schwammartige Gewebematrix, die wie in einem Tresor von Knochen umhüllt ist, wird zunehmend als bewachter physiologischer Speicher für einige der wertvollsten Juwelen des Körpers anerkannt – nämlich Zellen, die sich in viele andere Gewebe differenzieren können. Tatsächlich sind adulte Stammzellen aus dem Knochenmark seit etwa vier Jahrzehnten ein herausragendes und respektables Merkmal der Medizin. Es ist nur so, dass die meiste Zeit niemand auf ihre Verwendung als Stammzelltherapie für Erwachsene hingewiesen hat.

Transplantationen von menschlichem Knochenmark, die zuerst als Behandlung von Blutkrebs versucht wurden, wurden in den 1970er Jahren routinemäßig erfolgreich. Dass dieser Erfolg eingetreten ist, ist jetzt klar, weil die Empfänger in der Aufschlämmung von Spendermark, die in ihren Körper infundiert wurde, hämatopoetische Stammzellen erhielten, d. h. Vorläuferzellen, die die Fähigkeit besitzen, sich auf alle verschiedenen Zelltypen eines gesunden und Vollblutsystem. In diesem Fall erzeugt eine Mutterhenne eines Blutkörperchens rote Blutkörperchen, verschiedene Arten von weißen Blutkörperchen mit immunologischer Funktion, Blutplättchen und alle anderen Bestandteile des Blutes.

Es stellt sich jedoch heraus, dass das Knochenmark noch eine weitere wichtige Art von adulten Stammzellen enthält, die ganz unterschiedliche zelluläre Schicksale erfüllen kann – eine, die das Potenzial hat, sich in weit mehr als nur verschiedene Arten von Blutzellen zu verwandeln. Anfang 1990 isolierten ein Entwicklungsbiologe an der Case Western Reserve University in Cleveland namens Arnold Caplan, sein Kollege Victor Goldberg und sein damaliger Postdoc Stephen Haynesworth eine überraschend vielseitige Stammzelle aus dem Knochenmark. Die mesenchymale Stammzelle, so genannt, weil sie aus einer embryonalen Gewebeschicht, dem Mesenchym, hervorgeht, besitzt die Fähigkeit, nicht nur Knochen und Knorpel, sondern auch Muskeln, Sehnen, Fett und Stroma, die netzartige Gewebematrix im Inneren, zu bilden Knochen. 1993 halfen Caplan und Goldberg bei der Gründung von Osiris (Caplan ist nicht mehr mit dem Unternehmen verbunden).

Osiris zog 1995 nach Baltimore um und sein Hauptsitz befindet sich jetzt in einem niedrigen, renovierten Backsteinlager im Stadtteil Fell's Point, das an den geschäftigen Hafen angrenzt. Durch die Patentierung und Arbeit an der Technologie in den frühen 1990er Jahren hatte Osiris einen Vorsprung bei der Reduzierung der Gewinnung und Kultivierung von Stammzellen in der Praxis und versendet nun Beutel mit den Zellen an mehr als ein Dutzend klinischer Zentren. Das Verfahren funktioniert im Wesentlichen so: Ein Arzt entnimmt durch eine Nadel etwa 25 Milliliter Knochenmark aus dem Knochen eines Spenders, typischerweise dem Beckenknochen. Die gewünschten mesenchymalen Stammzellen sind nicht gerade reichlich vorhanden – nach Schätzungen von Osiris gibt es nur eine von 10 Millionen Markzellen –, aber sie können durch eine Kombination aus Zentrifugation und proprietärer Zellsortierungstechnologie herausgepickt werden. Nach der Isolierung werden diese Zellen dazu gebracht, sich in Zellkulturflaschen zu teilen, um etwa 500 Millionen Stammzellen pro intravenöser Dosis zu produzieren, und dann in flüssigem Stickstoff eingefroren.

Osiris-Wissenschaftler haben gelernt, dass sie diese Stammzellen durch Veränderung der Kulturbedingungen auf verschiedene Schicksale lenken können – wie zum Beispiel Muskeln, Knorpel oder Knochen. (Für den klinischen Gebrauch werden die Stammzellen in undifferenzierter Form geliefert.) Interessanterweise reagieren die Zellen nicht nur auf biochemische Signale, sondern entscheiden ihr Schicksal auch auf der Grundlage physikalischer Signale, einschließlich der dreidimensionalen Umgebung und sogar mechanischer Kräfte. wie die Anspannung und Beugung der Gelenke beim Gehen - was erklärt, warum die gleichen Zellen so unterschiedliche Gewebe bilden können, je nachdem, wo und wie sie im Körper implantiert werden. Wir haben sie einfach an der richtigen Stelle platziert und die Leiche sendet die Signale, sagte Firmenpräsidentin Annemarie B. Moseley.

Als Osiris 1999 zum ersten Mal mit menschlichen Tests begann, spendeten die Patienten ihr eigenes Knochenmark, und dann isolierten die Wissenschaftler des Unternehmens Stammzellen und kultivierten sie etwa acht Wochen lang, bevor sie sie den Patienten wieder injizierten. Jetzt sieht es so aus, als ob Zellen von nicht verwandten Spendern bei allen Patienten wirken könnten, was die Tür zu einer universellen Zellversorgung öffnet, die keine Probleme der Immunabstoßung verursacht.

Bei der Begutachtung der Zellen in Tierversuchen stieß Osiris auf ein völlig unerwartetes Phänomen. Laut Unternehmenswissenschaftlern sind diese mesenchymalen Stammzellen auffällig von mehreren molekularen Markierungen entblößt, die typischerweise eine Immunantwort hervorrufen oder sogar eine Transplantatabstoßung auslösen. Darüber hinaus können die Zellen einen Faktor absondern, der das Immunsystem aktiv hemmt. Mit anderen Worten, die Zellen scheinen eine biologische Stealth-Technologie einzusetzen, um immunologisch unsichtbar zu bleiben.

Diese Beobachtung verblüffte die Osiris-Forscher. Wir waren fassungslos, sagt Senior Scientist Frank Barry. Wir sind es immer noch. Viele Wissenschaftler sind nach wie vor nicht überzeugt, dass das Phänomen real ist. Ein prominenter Stammzellforscher, der anonym bleiben wollte, sagt, ich finde das alles maßlos übertrieben. Aber ein Kliniker, der die Zellen verwendet und die internen Daten von Osiris über sie gesehen hat, sagte gegenüber Technology Review, dass es wahr zu sein scheint. Damit könnten die Patienten nicht nur die schmerzhafte Entnahme von immunologisch verträglichem Knochenmark vermeiden, sondern die kommerzielle Herstellung von Universalzellen wäre für ein Unternehmen wirtschaftlich deutlich attraktiver. Zwei große Gruppen von Patienten, die potenziell davon profitieren könnten, sind Herzinfarktopfer und Menschen, deren Gelenke durch Osteoarthritis abgenutzt sind.

Herzkrankheiten sind die häufigste Todesursache in den Vereinigten Staaten, und allein in den Vereinigten Staaten gibt es jedes Jahr mehr als eine Million Herzinfarkte. Infolgedessen waren Herzkrankheiten im letzten Jahr einer der intensivsten und beeindruckendsten Bereiche der Forschung an adulten Stammzellen.

Im vergangenen Frühjahr veröffentlichten zwei getrennte Gruppen, eine an der Columbia University und die andere in Zusammenarbeit zwischen dem New York Medical College in Valhalla, NY, und den National Institutes of Health Studien, die zeigten, dass Herzinfarkte bei Ratten und Mäusen durch die Injektion von adulten Stammzellen repariert werden könnten Zellen in oder in der Nähe der Verletzung. Jetzt versucht Osiris, dasselbe mit Schweinen zu tun. In der ersten Versuchsrunde führten Tierärzte von Johns Hopkins eine Operation am offenen Herzen der Tiere durch und banden die linke vordere absteigende Koronararterie, die die Hauptpumpkammer des Herzens speist, eine Stunde lang ab, was einen Herzinfarkt auslöste. Nach zwei Wochen injizierten Osiris-Forscher dann etwa 50 Millionen mesenchymale Stammzellen direkt in die Herzen von fünf Versuchstieren. Die Zellen wurden mit einem Marker genetisch markiert, damit sie im Körper zurückverfolgt werden konnten, und diese Schweine sowie ein halbes Dutzend Kontrolltiere wurden bis zu sechs Monate lang engmaschig beobachtet.

Alle Schweine, die keine Stammzellen erhielten, starben innerhalb von ein oder zwei Monaten an ihren Herzinfarkten. Autopsien zeigten, dass ihre Herzen an den Verletzungsstellen ausgedehnte Narben entwickelten und dass die Organe übermäßig groß und verzerrt waren, um die verminderte Pumpleistung auszugleichen. Schließlich wurde die Herzwand dünner und es kam zum Herzversagen. Bei den Schweinen, die Stammzellen erhielten, war es jedoch eine andere Geschichte. Die Stammzellen richteten sich auf den verletzten Herzmuskel ein, siedelten sich in und um das Narbengewebe an und bauten das geschädigte Herz buchstäblich um. Sie schienen tatsächlich die typische Progression zu einer schiefen (und prognostisch düsteren) Herzarchitektur zu unterbrechen.

Hier sind die Vorbehalte: Die Stammzellen, die sich im Narbengewebe ansiedeln, haben die Marker von Kardiomyozyten, den für das Herz einzigartigen Muskelzellen, aber sie scheinen nicht auf die gleiche Weise organisiert zu sein und weisen nicht die typischen kontraktilen Eigenschaften auf des Herzmuskels. Trotzdem, sagt Martin, haben wir in Bezug auf die Funktion so gute Ergebnisse gesehen, dass es uns egal war, ob es Myozyten waren oder nicht.

Als Ergebnis dieser ersten Studie, die letzten Dezember abgeschlossen (und noch unveröffentlicht) war, leitete Osiris schnell eine zweite Versuchsrunde mit Schweinen ein – den gleichen Schweinen, die Martin an diesem Morgen im Mai besuchte – und die Ergebnisse scheinen die ersten Tests zu bestätigen. In diesem zweiten Versuch werden universelle Spenderzellen anstelle von Zellen verwendet, die aus dem eigenen Knochenmark jedes Schweins entnommen werden und die unmittelbar nach dem Herzinfarkt injiziert werden. Echokardiogramme, einschließlich derer, die Martin und seine Kollegen während des Besuchs im Mai gesammelt haben, haben eine statistisch signifikante Verbesserung der Pumpkapazität des Herzens gezeigt. Das Unternehmen untersucht nun die Möglichkeit, diese Zellen durch einen Katheter ähnlich dem, der bei Angiogrammen oder Angioplastien verwendet wird, genau an die richtige Stelle in einem geschädigten Herzen zu bringen.

Das ultimative Ziel, erklärt Martin, ist die Herstellung einer universellen [menschlichen] Zelle, die kryokonserviert ist, die in der Notaufnahme jedes Krankenhauses des Landes stehen und in Notfallsituationen bei Herzinfarktpatienten verwendet werden könnte. Die Hoffnung ist, dass durch eine möglichst frühzeitige Einleitung einer Zelltherapie nach einem Herzinfarkt bleibende Schäden am Herzen deutlich reduziert werden können. Zwei Tage nachdem Martin die Schweine im vergangenen Mai besucht hatte, trafen sich Osiris-Beamte mit Wissenschaftlern der US-amerikanischen Food and Drug Administration, und sie hoffen, dass, wenn alle noch bestehenden regulatorischen und Sicherheitsbedenken zufriedenstellend gelöst werden können, eine vorläufige Sicherheitsstudie zu adulten Stammzellen bei Menschen mit Herz durchgeführt wird Krankheit könnte bis Ende des Jahres eingeführt werden.

Ein weiteres Scheunentier liefert weitere vielversprechende Ergebnisse bei der Behandlung einer Krankheit, die mehr als die Hälfte aller Amerikaner über 65 Jahre betrifft: Osteoarthritis. Auf einer Farm nördlich von Baltimore haben Osiris-Wissenschaftler etwa ein Dutzend Ziegen auf Laufbändern auf Herz und Nieren geprüft. Das Ungewöhnliche an diesen Ziegen ist, dass jede einzelne schwere Schäden an einem Knie davongetragen hat. Um Bedingungen zu simulieren, die häufig zu Arthrose führen, durchtrennen Tierärzte ein Band im Knie und entfernen die innere Hälfte des Meniskus, einen elastischen Knorpelfleck, der ein Polster zwischen dem Oberschenkelknochen und dem größeren der beiden Knochen bildet, die den Unterschenkel bilden. Die Ziegen verbringen dann mehrere Wochen mit einem Trainingsprogramm mit diesem wackeligen, instabilen Gelenk - ein Programm, das den restlichen Knorpel von den Enden der langen Knochen buchstäblich reibt und erodiert. Diese Aktivität erstellt ein erschreckend genaues Modell der Osteoarthritis.

Osiris-Forscher haben mit einer gewöhnlichen Spritze ungefähr fünf bis zehn Millionen adulte mesenchymale Stammzellen in eine kleine Gewebetasche im Knie injiziert, und die Ergebnisse waren ermutigend. Obwohl nur an einer Handvoll Tieren getestet, haben die Stammzellen nicht nur den chirurgisch entfernten Meniskus wiederhergestellt, sondern innerhalb von 12 Wochen die erodierte, knöcherne Oberfläche der Oberschenkel- und Wadenknochen mit neuem Knorpel versehen. Diese Zellen reagieren auf mechanische Kräfte, erklärt Barry von Osiris, und die Tatsache, dass das Tier das Gelenk belastet, bedeutet, dass die Zellen diese dynamischen Kräfte erfahren. Zweitens reagieren sie auf das lokale Wundmilieu. Ermutigt durch die Ergebnisse aus Tierversuchen hofft Osiris, noch in diesem Jahr erste Sicherheitsstudien am Menschen starten zu können.

Einer der heißesten Bereiche der Stammzellforschung scheint für adulte Stammzellen unerreichbar zu sein: das Gehirn. Das Problem, wie Evan Snyder, Forscher der Harvard Medical School, es unverblümt formuliert, ist: Wenn Sie über das Gehirn sprechen, woher würden dann die adulten Stammzellen kommen?

Fred Gage, ein Neurowissenschaftler am Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Kalifornien, dessen Gruppe als erster adulte neurale Stammzellen im Gehirn von Säugetieren entdeckte, hat eine mögliche Antwort angeboten. Anfang dieses Jahres extrahierte Gages Team aus Kadavern sogenannte adulte neurale Vorläuferzellen – was zu der Möglichkeit führte, die Zellen von frischen Kadavern für medizinische Zwecke zu gewinnen, ähnlich wie Herzen, Lebern und Nieren von Unfallopfern für Organtransplantationen entnommen werden.

In Tierversuchen haben die Forscher gezeigt, dass transplantierte neurale Stammzellen – ähnlich wie die aus Knochenmark gewonnenen Stammzellen in Mezeys Experimenten am National Institute of Neurological Disorders and Stroke – in die Zone im Gehirn wandern können, in der sich neue neurologische Zellen befinden gebildet und auf Verletzungsbereiche. Die Zellen nehmen an diesen Stellen typischerweise die Form und Funktion anderer Zellen an. Es werden nicht nur neue Zellen geboren, sondern sie durchlaufen auch eine Synaptogenese oder schaffen die Fähigkeit, sich mit anderen Nervenzellen zu verbinden, sagte Gage bei einem Treffen zur Stammzellbiologie im Cold Spring Harbor Laboratory im vergangenen März.

Eine der überraschendsten Erkenntnisse auf diesem Gebiet ist jedoch - aus Mezeys Experimenten und einer kürzlich von Helen Blaus Gruppe in Stanford durchgeführten Rattenstudie -, dass es möglicherweise nicht notwendig ist, mit Stammzellen aus dem Gehirn zu beginnen, da Stammzellen aus Knochenmark kann neurologische Schäden reparieren. Wenn wir lernen könnten, was die Signale sind und wie wir sie robuster machen könnten, sagte Blau auf dem Cold Spring Harbor-Treffen, wenn wir [in diesen Zellen] Funktion bekommen und sehen könnten, ob die Zellen zu Schäden wandern, könnte das großartig sein Nutzen bei der Behandlung von Parkinson, Schlaganfall und Trauma.

All diese Wenns spiegeln wider, dass sich Wissenschaftler in einem frühen Stadium der Forschung auf einem Gebiet voller Unsicherheit und Gefahr befinden. Die Forschungsgemeinschaft erhielt im vergangenen März einen ernüchternden Realitätscheck, als der Neurowissenschaftler Curt Freed und Kollegen von der University of Colorado in der New England Journal of Medicine gemischte Ergebnisse in einer klinischen Studie, bei der embryonale Nervenzellen (aber nicht speziell Stammzellen) in das Gehirn von Patienten mit Parkinson-Krankheit implantiert wurden. Bei einigen Patienten kam es zu einer geringfügigen Besserung, andere entwickelten jedoch schwere und behindernde Nebenwirkungen – ständige, ruckartige Bewegungen –, die als schlimmer als die ursprünglichen Symptome der Krankheit beschrieben wurden. Obwohl die Experimente nicht speziell an Stammzellen beteiligt waren, dienten die Ergebnisse als Erinnerung daran, dass jede einmal implantierte Zelle nicht nur unerwünschte, sondern auch irreversible Nebenwirkungen haben kann.

Die begrenzte Fähigkeit adulter Stammzellen, viele Gewebe zu bilden, kann jedoch ein Vorteil sein. Adulte Stammzellen werden seit Jahren ohne Nebenwirkungen dieser Art verwendet, sagte Daniel Marshak, Vizepräsident für biowissenschaftliche Forschung und Entwicklung bei Cambrex mit Sitz in East Rutherford, NJ, das Stammzellwissenschaftlern Dienstleistungen anbietet. Die adulte Stammzelle hat etwas weniger Fähigkeit, das zu tun, was sie will, aber sie ist möglicherweise etwas mehr darauf programmiert, das Richtige zu tun.

Nebenwirkungen und andere klinische Probleme müssen angegangen werden, wenn die Forschung an adulten Stammzellen voranschreitet und weitere Studien am Menschen eingeleitet werden. Diese Studien werden viel dazu beitragen, das wahre medizinische Potenzial dieser bemerkenswerten Zellen zu bestimmen. Aber vorerst bleibt die Zukunft der adulten Stammzellen eng mit den politischen und ethischen Debatten um ihre embryonalen Cousins ​​​​verbunden.

Unter vielen Forschern ist es fast schon politisch inkorrekt, mit unvorsichtigem Enthusiasmus über die Forschung an adulten Stammzellen zu sprechen – nicht weil die Forschung nicht aufregend wäre, sondern weil solches Lob den Gegnern der embryonalen Stammzellforschung unweigerlich Munition geliefert hat. US-Senator Sam Brownback aus Kansas zum Beispiel verwendete die jüngsten Ergebnisse von Prockops Gruppe in Tulane und Edwin M. Horwitzs Gruppe vom St. Jude's Children's Research Hospital in Memphis, TN, um zu argumentieren, dass adulte Stammzellen so wirksam und vielseitig sind, dass es keine gibt müssen Embryonen zerstören, um ihre Stammzellen zu erhalten, und daher muss die Regierung keine Finanzierung für die Forschung an embryonalen Stammzellen bereitstellen. Aber Prockop spiegelt die Ansichten der meisten Wissenschaftler wider, wenn er sagt: Wir können von beiden Zellgruppen lernen. Wir müssen zu viel lernen, um diese Arbeit zu stoppen.

Tatsächlich sind noch wesentliche wissenschaftliche Fragen zu beantworten, bevor die relativen Vorzüge embryonaler und adulter Stammzellen bestimmt werden können. Einige Wissenschaftler behaupten, dass embryonale Stammzellen einfacher in Kultur zu züchten sind und zweifellos zu mehr zellulären Schicksalen fähig sind, aber sie bergen auch ein geringes, aber theoretisches Risiko, sich zu Krebsgeweben zu entwickeln. Adulte Stammzellen sind möglicherweise nicht so stark wie embryonale Stammzellen, aber vorläufige klinische Ergebnisse deuten darauf hin, dass sie beim Menschen sicher sind. Dennoch haben sie viele akademische Kritiker. Der Stanford-Biologe Irving Weissman argumentiert, dass adulte Zellen fast ausnahmslos nicht rigoros genug charakterisiert wurden, und weist die Politiker und religiösen Persönlichkeiten zurück, die die Vorzüge adulter Stammzellen anpreisen, indem er sagt: Diejenigen, die behauptet haben, dass menschliche adulte Stammzellen kann alles und alles tun, was wir wollen, etwas wissen, was die Experten nicht wissen.

echtes wasser auf dem mars

Nichtsdestotrotz sehen praktisch alle Forscher, die adulte und embryonale Stammzellen in die Hände bekommen haben, dass sie im 21. Reparatur und Regeneration sind verblüffend reale Möglichkeiten, in denen die Drogerie der Zukunft ebenso wahrscheinlich Zelltüten wie Tablettenfläschchen ausgeben wird. Die ebenso politische wie wissenschaftliche Frage ist, wie schnell wir dorthin gelangen werden.

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