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Universitätsdruckerei

Zellfabrik

Menschliche Blutzellen können im Labor dazu gebracht werden, neue Funktionen zu übernehmen. Den Nachweis erbrachte ein deutsch-spanisches Forscherteam mit Kieler Beteiligung.

Der Bedarf für Ersatzgewebe ist groß. Überall dort, wo Krankheiten ein Organ schrittweise zerstören, bis es seine Funktion nicht mehr erfüllen kann, wäre es gut, mit neuen funktionstüchtigen Zellen das kranke Gewebe zu regene­rieren. Einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu einer solchen Therapie hat der Kieler Transplantations­mediziner Professor Fred Fändrich zurückgelegt. In Zusammen­arbeit mit Kollegen aus Leipzig, Würzburg und Alicante hat Fändrichs Team im Labor Zellen hergestellt, die mit menschlichen Leberzellen vergleichbar sind, und andere, die Insulin produzieren können.

Auch wenn die Experimente noch in einem frühen Stadium sind, wecken sie schon große Hoffnungen. Der erprobte Therapieansatz könnte Patienten mit Diabetes eines Tages die Insulinspritze ersparen und Menschen mit schwerer Lebererkrankung eine Therapie neben der Lebertransplantation anbieten. Doch bis dahin ist noch ein weiter Weg zurückzulegen. In der im amerikanischen Fachmagazin Gastroenterology (Ruhnke, M. et al. Gastroenterology [2005]; 128[7]:1774) veröffentlichten Arbeit haben die Kieler Wissenschaftler zunächst einmal bewiesen, dass ihr Ansatz prinzipiell funktioniert, und zwar ohne Einsatz embryonaler Stammzellen.

Als Ausgangsmaterial verwendeten sie spezielle weiße Blutkörperchen (Monozyten), die mittels Leukapherese gewonnen wurden. Wie bei der Blutspende wird den Probanden hierbei Blut entnommen. Die Leukapherese trennt die weißen Blutzellen aus dem Blut heraus, Blutplasma und rote Blutkörperchen gehen zurück zum Blutspender. »Die einfache Beschaffung und die Verfügbarkeit großer Mengen von Zellen ist ein ganz entscheidender Vorteil gegenüber Ansätzen, die embryonale Stammzellen nutzen«, betont Fändrich. »Wir müssen die Zellen nicht über lange Zeit in Kultur vermehren. Das heißt, hier ist die Gefahr der Entartung, also der Entwicklung von Tumorzellen, wie zum Beispiel bei embryonalen Stammzellen, nicht gegeben.« Ein weiterer Vorteil: Die Zellen stammen aus dem Blut des Patienten und werden nicht abgestoßen.

Bis aus den Monozyten leberähnliche oder insulinproduzierende Zellen werden, müssen sie jedoch einige Prozesse durchlaufen. Zunächst bekommen die Zellen einen speziellen Hormoncocktail, der sie in ihrer Entwicklung »zurückprägt«. Durch diesen so genannten Dedifferenzierungsschritt gewinnen die Wissenschaftler die Möglichkeit, die Zellen neu zu programmieren, ihnen andere Aufgaben zu geben. Der Monozyt ist jetzt kein Monozyt mehr, sondern eine programmierbare Zelle monozytärer Herkunft – kurz PCMO (Programmable Cell of Monocyte Origin). Fändrich: »Diese kann man nun mit spezifischen konditionierenden Anzuchtmedien in die gewünschte Zielzelle, Inselzelle oder Leberzelle, weiter differenzieren.« Unter dem Einfluss spezieller Wachstumsfaktoren reift die Zelle innerhalb von 10 bis 16 Tagen zur Leberzelle oder mit anderen Faktoren in etwa einer Woche zur Inselzelle, die Insulin produziert.

Der Erfolg der Reifung lässt sich bereits im Reagenzglas erkennen. »Die gezüchteten Leberzellen produzieren die wichtigsten Proteine wie Albumin oder Gerinnungsfaktoren, und können Fremdstoffe entgiften«, berichtet der Direktor der Sektion Transplantationsmedizin und Biotechnologie an der Chirurgischen Klinik. »Wenn man die Zellen Ratten spritzt, die infolge einer Krankheit kein Albumin produzieren, bilden sie dort Albumin. Im Insulin-Modell konnte man zeigen, dass eine Injektion der Inselzellen unter die Nierenkapsel bei diabetischen Mäusen die Blutzuckerwerte normalisierte.« Bei den Tieren musste allerdings das Immunsystem unterdrückt werden, da sie sonst die menschlichen Zellen abgestoßen hätten.

Fändrich hat ein europäisches Patent auf diese Methode der Zellzüchtung angemeldet. In einer Ausgründung will er sie mit Unterstützung eines Pharmaunternehmens zu einem Therapie­verfahren weiterentwickeln. »Wenn alle vorgeschriebenen Untersuchungen abgeschlossen sind, wenn also die Toxizität der Zelle unbedenklich ist, wenn wir wissen, wie viele Zellen wir geben müssen und wohin, dann wäre schon an einen klinischen Einsatz zu denken.« Kandidaten für eine Behandlung mit den neu gezüchteten Leberzellen seien zum Beispiel Patienten mit schwerer Lebererkrankung, denen eine Lebertransplantation drohe, oder Patienten mit Hämophilie (Bluter), die selbst keinen Gerinnungsfaktor bilden.

Probleme sieht der Transplantationsmediziner noch bei den insulinbildenden Zellen. »Es gibt sehr kontroverse Meinungen in der Literatur darüber, wo der beste Applikationsort für die Zellen ist. Um das herauszufinden, muss noch weitere Grundlagenforschung erfolgen.«

Sehr viel greifbarer ist ein anderes Ziel: die Entwicklung einer standardisierten Modellzelle für das Drugmonitoring in der Pharmaindustrie. Denn die gezüchteten Leberzellen eignen sich prinzipiell auch zur toxikologischen Prüfung von neuen Arzneimitteln. (ne)

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