Wissenschaftler aus Japan und den USA haben möglicherweise einen Weg gefunden, die in der Medizin so begehrten, aber ethisch umstrittenen embryonalen Stammzellen zu ersetzen: Sie verwandelten unabhängig voneinander menschliche Hautzellen so, dass sie in ihren Eigenschaften embryonalen Stammzellen stark ähnelten.

Die Arbeiten wurden am Dienstag in den Fachmagazinen Cell (DOI: 10.1016/j.cell.2007.11.019) und Science (DOI: 10.1126/science.1151526) online veröffentlicht. Die Studie in Cell wurde von einem Team um den Forscher Shinya Yamanaka von der Universität Kyoto erstellt, das Papier in Science von einer Gruppe Wissenschaftler unter Leitung von Junying Yu, der im Labor des Stammzellenpioniers James Thomson an der Universität von Wisconsin-Madison arbeitet.

Embryonale Stammzellen besitzen kurz nach Befruchtung der Eizelle die Fähigkeit, sich unendlich zu teilen und in jedes spezialisierte Gewebe des Körpers zu entwickeln. Diese Zellen werden auch als pluripotent bezeichnet. In der Medizin möchte man diese Eigenschaft nutzen, um kranke Zellen oder Gewebe zu ersetzen, etwa das zerstörte Rückenmark bei Querschnittgelähmten oder die insulinproduzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse bei Typ-1- Diabetikern. Da der Embryo zur Gewinnung der Stammzellen zerstört werden muss, ist ihre Anwendung allerdings umstritten. Die Forschung an den Zellen ist in Deutschland nur unter strengen Auflagen erlaubt.

Ein Ausweg aus dem Konflikt bestünde darin, Körperzellen Erwachsener so umzuprogrammieren, dass sie wieder die Eigenschaften der embryonalen Stammzellen annehmen. Und genau das scheint Wissenschaftlern nun gelungen zu sein. Die umgewandelten Hautzellen unterschieden sich dem Bericht nach hinsichtlich ihres Aussehens und ihrer Wachstumseigenschaften nicht von gewöhnlichen Stammzellen. Die Aktivität der Gene sei ähnlich, wenn auch nicht identisch.

Ersten Versuchen zufolge lassen sich die umprogrammierten Zellen im Labor problemlos zu Herz- oder Nervenzellen weiterentwickeln, berichten die Forscher. Für ihre Arbeit benutzten beide Teams verschiedene Gene. Yamanaka schleuste vier sogenannte Transkriptionsfaktoren, die Gene Oct3/4, Sox2, Klf4 und c-Myc in Hautzellen einer 36- jährigen Frau und in Bindegewebszellen eines 69-jährigen Mannes ein - und versetzte diese Zellen damit ebenfalls in einen embryonalen Zustand zurück.

Im Labor entwickelten sich die Zellen zu Vertretern aller drei Keimblätter weiter - jenen Anlagen, aus denen während der Embryonalentwicklung letztlich alle Gewebe und Organe hervorgehen. Außerdem ließen sie sich kontrolliert in andere Zelltypen verwandeln. Durch die Einschleusung der Gene begannen sie zum Beispiel in der Kulturschale rhythmisch zu zucken - sie hatten sich zu Herzmuskelzellen entwickelt.

Die Forscher aus Wisconsin-Madison nutzten die Gene Oct3/4, Sox2, Nanog und Lin28. Mit diesen vier Faktoren gelang es ihnen unter anderem, Zellen aus der Vorhaut eines neugeborenen Jungen in den embryonalen Zustand zurückzuversetzen. Ein Vergleich beider Techniken könne Forschern neue Einsichten darin geben, wie sich die Uhr der Entwicklung zurückdrehen lasse, meint Science in einem begleitenden Kommentar.

In weiteren Versuchen programmierten die Wissenschaftler auch andere Körperzellen um. Die Gewinnung pluripotenter Zellen aus Körperzellen ist nicht nur ethisch konfliktfrei, sondern hat zudem den Vorteil, dass theoretisch jeder Patient mit körpereigenen Ersatzzellen versorgt werden kann, schreiben die Forscher.

Allerdings gibt es einen Haken: Die Technik zerreißt die DNS der Hautzellen, was potenziell zur Entstehung von Krebs führen kann. Damit verbietet sich eine Nutzung gerade in dem Bereich, von dem sich die Forschung das größte Einsatzgebiet erhofft - die Gewinnung von Transplantationsgewebe. Die Zerstörung der DNS ist aber nur ein Nebenprodukt der Technik und kann nach Ansicht von Wissenschaftlern umgangen werden.

Der deutsche Stammzellforscher Professor Hans Schöler aus Münster sprach von einer «Sensation». Der Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin warnte aber vor überzogenen Hoffnungen: «Wer daraus jedoch den Schluss zieht, dass Forscher von nun an sofort auf die Forschung mit menschlichen embryonalen Stammzellen verzichten könnten, begeht einen schweren Denkfehler», sagte er.

Noch sei beispielsweise nicht klar, ob die neuen Zellen tatsächlich das Potenzial echter embryonaler Stammzellen hätten. Zudem gebe es noch keine Möglichkeit, die Viren, mit denen die vier Gene ins Erbgut der Hautzellen eingeschleust wurden, wieder zu entfernen. Vor einer möglichen therapeutischen Nutzung müssten noch etliche wissenschaftliche Fragen geklärt werden. (nz/dpa/AP)