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Lernen vom Lurch

Neue Forschungsergebnisse zu Diabetes und anderen Erkrankungen

DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden auf der BIOTECHNICA

Schwanzlurch Axolotl Beim mexikanischen Schwanzlurch oder dem Zebrafisch wachsen geschädigte Körperteile oft vollständig nach. Demgegenüber ist das Regenerationsvermögen des menschlichen Organismus beschränkt. Allerdings könnten Stammzelltherapien in Zukunft helfen, auch beim Menschen defekte Gewebe und Organe wiederherzustellen. Über aktuelle Ergebnisse der Forschungsschwerpunkte Hämatologie und Immunologie, Diabetes, neurodegenerative Erkrankungen sowie Knochen- und Knorpelersatz informiert das DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden - Exzellenzcluster während der BIOTECHNICA vom 11. bis 13.10.2011 (Halle 9, Stand F18).

Schädigungen des Körpers durch Abnutzung und Krankheit gewinnen in einer alternden Bevölkerung zunehmend an Bedeutung. Eine langfristige Überlastung der Gelenke beispielsweise verursacht Arthrose. Und das Absterben von Nervengewebe bei einer Altersdemenz führt zu geistigen Einbußen sowie nicht selten auch zum Verlust eines selbstständigen Lebens. Die gegen solche Leiden verfügbaren Therapien lindern allerdings meist nur die Krankheitssymptome oder stellen durch künstlichen Ersatz wie Gelenkprothesen die verlorene Funktion in begrenztem Umfang wieder her.

In den letzten Jahren hat sich allerdings eine ganz neue Perspektive für die Behandlung dauerhaft geschädigter Gewebe und Organe eröffnet - die regenerative Medizin. Sie basiert auf der Erforschung der Stammzellen. Bei den Stammzellen handelt es sich um unspezialisierte Zellen, die in den meisten Geweben des Körpers vorkommen, beispielsweise als Blutstammzellen im Knochenmark oder als Nervenstammzellen in Teilen des Gehirns. Prinzipiell können sich Stammzellen unbegrenzt vermehren und auf bestimmte Signale hin zu unterschiedlichen Spezialisten verwandeln etwa zu Blut-, Nerven-, Haut- oder Herzmuskelzellen. Dadurch werden beschädigte Zellen ersetzt, angegriffene Gewebe repariert und bei bestimmten Tieren sogar ganze Körperteile regeneriert.

Ein beeindruckendes Beispiel ist der Axolotl (Ambystoma mexicanum): Wird dem mexikanischen Schwanzlurch ein Bein amputiert, wächst es unter günstigen Bedingungen komplett wieder nach. Auch beschädigte Teile des Herzens und Hirns können sich beim Axolotl vollständig erneuern. Demgegenüber ist die Regeneration der Gewebe im menschlichen Körper nur in recht beschränktem Maße möglich, beispielsweise bei der Produktion neuer Blutzellen oder der Abheilung einer Schnittverletzung in der Haut. Tiere wie der mexikanische Schwanzlurch oder der ebenfalls mit außergewöhnlichem Regenerationsvermögen ausgestattete Zebrafisch dienen Grundlagenforschern daher als Modellorganismen, um regenerative Prozesse auf zellulärem und molekularem Niveau zu verstehen und daraus möglichst Prinzipien für neue, regenerative Therapien abzuleiten.

Die Entschlüsselung der komplexen Mechanismen der Geweberegeneration ist weltweit Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte. Das im Jahr 2006 gegründete DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) an der Technischen Universität gehört dabei zu den international führenden Einrichtungen. Hier arbeiten Grundlagenforscher und Mediziner daran, regenerative Behandlungsansätze für Leiden des blutbildenden, des Herz-Kreislauf- und Nervensystems, für Diabetes und für Knorpel- und Knochenerkrankungen zu entwickeln.

Ein vielversprechendes Projekt ist die Erprobung einer neuartigen Behandlungsstrategie für den Diabetes Typ 1. Diese Autoimmunerkrankung kann bereits früh im Leben entstehen, wenn das körpereigene Abwehrsystem die Insulin produzierenden Zellen in der Bauchspeicheldrüse, die sogenannten Betazellen, fälschlicherweise als fremd erkennt und angreift. Ein möglicher Weg, der damit einhergehenden Verminderung der Insulinproduktion entgegenzuwirken, ist die Betazell-Transplantation. Bestimmte Stammzellen lassen sich im Labor durch geeignete Wachstumsbedingungen in Betazellen verwandeln, um anschließend auf den Patienten übertragen zu werden. Auch Zellen aus der Bauchspeicheldrüse von menschlichen Spendern sind für eine Zelltherapie einsetzbar.

Allerdings müssen die verpflanzten Zellen vor dem Immunsystem des Empfängers geschützt und ihre Integration in den Körper gefördert werden. Genau hier greift die vom CRTD entwickelte Strategie: Wie in Experimenten mit diabetischen Mäusen gezeigt werden konnte, lässt sich die Insulinproduktion und der Blutzuckerspiegel erkrankter Tiere deutlich besser regulieren, wenn gemeinsam mit den Betazellen auch sogenannte mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark transplantiert werden. Offenbar fördert die zusätzliche Stammzellübertragung das Einwachsen und die Überlebensdauer des Transplantats im Empfängerorganismus - ein Schutzeffekt, der vermutlich auf Signalsubstanzen beruht, welche von den Stammzellen ins Gewebe abgegeben werden.

Faszinierend ist die Perspektive der Zelltransplantation bei der regenerativen Behandlung der Netzhaut. Netzhauterkrankungen gehören zu den häufigsten Ursachen für Sehbehinderungen in den westlichen Industrieländern, wobei zumeist das Absterben der lichtempfindlichen Fotorezeptoren ursächlich für die Sinnesschwäche ist. Degenerierte Rezeptorzellen können vom Körper nicht mehr ersetzt werden und sind somit für immer verloren. Die Verpflanzung neuer lichtempfindlicher Zellen in das Netzhautgewebe wäre daher ein vielversprechender Ansatz. Dies wird auch durch bisherige Tierexperimente bestätigt. Insbesondere die noch undifferenzierten Rezeptor-Vorläuferzellen junger Spendermäuse scheinen sich gut in die Netzhaut erwachsener Versuchstiere zu integrieren und dort in reife Fotorezeptoren zu verwandeln. Allerdings bleibt noch ungeklärt, inwieweit sie dann tatsächlich zum Sehvermögen beitragen können, und ob sich die Strategie auch auf den Menschen übertragen ließe.

Unterdessen wird das prinzipielle Potenzial regenerativer Therapien noch durch eine ganze Reihe weiterer Forschungsprojekte belegt. So besitzen mesenchymale Stammzellen, die sich in Blut und Knochenmark finden und als Vorläufer von Knochen-, Knorpel- oder Fettzellen fungieren, wahrscheinlich hohen therapeutischen Wert. Möglich ist, diese Zellen auf biokompatiblen Kunststoffgerüsten mithilfe spezieller Wachstumsfaktoren zu lebenden Knochenersatzmaterialien heranzuzüchten. In einer Pilotstudie wird bereits bei ersten Patienten getestet, ob sich das Knochenersatzgewebe zur Heilung großer Knochendefekte einsetzen lässt.

Sogenannte embryonale Stammzellen besitzen ein deutlich größeres Entwicklungs- und Verwandlungspotenzial, allerdings ist die Entnahme von Stammzellen aus menschlichen Embryonen ethisch höchst umstritten und in Deutschland durch das Embryonenschutzgesetz verboten. Hoffnungen setzen viele Wissenschaftler daher auf das vor einigen Jahren entdeckte Phänomen, dass auch bereits differenzierte Körperzellen durch molekulargenetische Eingriffe wieder in einen quasi embryonalen Zustand zurückversetzt werden können. Diese reprogrammierten Zellen, auch induzierte pluripotente Stammzellen genannt, besitzen möglicherweise ein ähnlich unbeschränktes Entwicklungsvermögen wie die embryonalen Stammzellen selbst.

Bildunterschrift: Bei Tieren wie dem mexikanischen Schwanzlurch Axolotl wachsen geschädigte Körperteile oft vollständig nach.
Bildquelle: Center for Regenerative Therapies Dresden

Diese Pressemitteilung wurde über den - idw - versandt.

zuletzt bearbeitet: 07.10.2011 nach oben

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