Aus FUSION 4/2001:


Ein Plädoyer für die adulten Stammzellen


Was sind eigentlich "Stammzellen"?
Die Probleme des "therapeutischen Klonens"

Wer heilen will, muß adulte Stammzellen benutzen

Ein ethischer Dammbruch bei der umstrittenen Forschung mit embryonalen Stammzellen muß unbedingt verhindert werden.

Das Thema Stammzellen ist derzeit der dominierende Gegenstand in der Debatte um Biotechnologie und Humangenetik: Soll man für zukünftige medizinische Therapien die sogenannten "embryonalen Stammzellen" oder die "adulten Stammzellen" benutzen? Embryonale Stammzellen werden einem heranreifenden Embryo im Stadium der Blastozyste entnommen, wobei der Embryo, also werdendes menschliches Leben, zerstört wird. Adulte Stammzellen hingegen finden sich in allen Geweben des erwachsenen Menschen und haben nach letzten Erkenntnissen ebenfalls das Potential, sich in praktisch alle anderen Zelltypen umzuwandeln bzw. sich in Stammzellen mit größerem reproduktiveren Vermögen zurückzuverwandeln. Mit embryonalen Stammzellen wurde noch keine einzige Therapie durchgeführt, während adulte Stammzellen bereits erfolgreich bei zahlreichen Patienten angewendet wurden, darunter bei Herzinfarktpatienten.

Stammzellen sind generell für die Medizin interessant, da sie das Potential besitzen, sich unter geeigneten Bedingungen in praktisch alle verschiedenen Zelltypen entwickeln zu können, und damit in der Lage wären, Gewebedefekte (Beispiel: zerstörte insulinproduzierende Zellen der Bauchspeicheldrüse) zu reparieren. Viele sogenannte degenerative Erkrankungen, gegen die bisher keine wirksame Therapie existiert, ließen sich dann lindern oder heilen.

Auffällig bei der oft mit wenig Sachverstand geführten Debatte ist, daß das Potential embryonaler Stammzellen im Vergleich zu den adulten Stammzellen einseitig übertrieben wird und gleichzeitig wichtige ethische und forschungsstrategische Fragen verschwiegen werden. Befürworter der Forschung mit embryonalen Stammzellen führen in der Regel als ihr Hauptargument an, daß man mit embryonalen Stammzellen in der Zukunft einmal sämtliche heute unheilbaren Krankheiten wird heilen können: Krebs, AIDS, Alzheimer, Multiple Sklerose usw. Angesichts solcher Aussichten sei es "vertretbar", über einige ethische Probleme "hinwegzusehen". Bei näherem Hinsehen entpuppen sich die angepriesenen Zukunftsvisionen allerdings als vollkommen leere Versprechungen, denn nach dem Stand der heutigen Forschung, die sich gerade erst in den ersten Grundlagenanfängen befindet, ist überhaupt noch nicht absehbar, ob sich überhaupt eine der in Aussicht gestellten Heilmöglichkeiten wird realisieren lassen. Im Grunde sind solche Heilsversprechen eine mutwillige Irreführung, denn hinter der Fata Morgana eines kommenden medizinischen Wunderlandes, das von interessierter Seite aufgebaut wird, werden ganz andere Forschungsziele verfolgt, die tunlichst in der Öffentlichkeit nicht diskutiert werden sollen.

In der Stammzellforschung sollte völlige Offenheit herrschen. Und dazu gehört, daß die Forscher selbst eindeutig die ethischen Grenzen ihres Tuns festgelegen und offenlegen, welche Konsequenzen die Forschung mit embryonalen Stammzellen wirklich haben. Und dabei kann niemand an der Tatsache vorbei, daß, denn man embryonale Stammzellen zu "therapeutischen Zwecken" nutzen will, damit die gleichen Techniken entwickelt werden, die auch zur Klonierung von Menschen, zur Erzeugung von Zwitterwesen aus Mensch und Tier, der Keimbahnmanipulation u.ä. - also zu allem anderen als zu therapeutischen Zwecken - gebraucht werden. Jede Vertuschung oder Scheinheiligkeit in dieser Frage wird sehr schnell auf die Forschung insgesamt zurückfallen.

Die deutsche Forschungsbürokratie in Form der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) vollführt mit Blick auf die Stammzellforschung einen wahren Eiertanz, um mit semantischen Tricks die grundlegenden ethischen Fragen bei der Forschung mit embryonalen Stammzellen zu umgehen und damit durch die Hintertür die wissenschaftsethischen Grundmauern in Deutschland einzureißen.

Vordergründig geht es um die DFG-Förderung eines seit Mai 2001 anstehenden Forschungsvorhabens der Bonner Wissenschaftlern Wiestler und Brüstle mit aus dem Ausland importierten embryonalen Stammzellen. Erst nach scharfen öffentlichen Protesten wurde eine von der DFG bereits erteilte Genehmigung wieder zurückgezogen, um den Beratungsprozeß im Nationalen Ethikrat und der Enquetekommission des Deutschen Bundestages abzuwarten. Dieser wird sich voraussichtlich noch bis Anfang 2001 hinziehen.

In einem in der Süddeutschen Zeitung vom 5. Juli erschienenen Artikel machten Regine Kollek (Nationaler Ethikrat) und Ingrid Schneider (Enquetekommission des Bundestages) einige der Gründe deutlich, warum die DFG von ihrer früheren strikten Ablehnung der Forschung mit embryonalen Stammzellen abgerückt ist. "Wir stellen in Frage, ob es tatsächlich die ,Ethik des Heilens' ist, welche die Stammzellforschung vorantreibt, oder ob nicht vielmehr der Wettlauf um Patentrechte die Atemlosigkeit mit verursacht. Die damit zusammenhängenden patent-, vertrags- und persönlichkeitsrechtlichen Bedingungen des Stammzell-Imports müssen offengelegt und bei der gesellschaftlichen Bewertung berücksichtigt werden."

Gerade in Deutschland sollte es gelingen, zu einer "gesellschaftlichen Bewertung" für den Umgang mit Stammzellen zu kommen, der nicht nur juristische/patentrechtliche Frage, sondern vor allem die grundlegenden ethischen Fragen in Hinblick auf die Unantastbarkeit menschlichen Lebens einschließt. Menschliches Leben beginnt mit der Verschmelzung von Ei- und Samenzelle, und diesen Umstand kann man weder durch vage Heilsversprechen in der Zukunft noch durch linguistische Uminterpretationen des Lebensbeginnes eines Menschen o.ä. aus der Welt schaffen. Ein guter Zweck macht eine in sich schlechte Tat nicht gut.

Was sind eigentlich "Stammzellen"?

An dieser Stelle ist es angebracht, einiges über die Besonderheiten von Stammzellen und den Einsturz einiger Dogmen der Entwicklungsbiologie anzufügen. Ganz allgemein zeichnet sich eine Stammzelle dadurch aus, daß sie sich durch Teilung und Mehrung selbst erneuern und zu verschiedenen Zelltypen ausreifen kann. Die Stammzelle mit dem größten Vermögen (totipotent) ist die befruchtete Eizelle, die einen kompletten Organismus aufbauen kann. Nach gängiger (aber inzwischen recht zweifelhafter) Darstellung besitzt die befruchtete Eizelle noch bis zum 8-Zellen-Stadium Totipotenz, in den späteren Stadien verfügen die Zellen nur noch über "Pluripotenz", d.h. sie können zwar noch viele verschiedene Gewebetypen bilden, aber keinen ganzen Organismus mehr. Embryonale Stammzellen, womit jene etwa 50 Zellen bezeichnet werden, die im Inneren der Keimblase (Blastozyste) zum eigentlichen Embryo heranwachsen, haben eine solch Pluripotenz. In der weiteren Spezialisierung bilden sich dann auch die einzelnen gewebetypischen Stammzellen heraus, wie jene im Knochenmark, aus denen sämtliche andere Blutzellen entstehen.

Hinter dieser Beschreibung steht die Vorstellung, daß sich in der Entwicklung eines Individuums ein linearer Prozeß der Differenzierung hin zu immer "reiferen", spezialisierten Zellen in den einzelnen Geweben abspielt, von der Totipotenz zur Gewebespezifität. Dieser Prozeß soll nur "vorwärts", nie aber "rückwärts" verlaufen, d.h. sobald eine Zelle einen bestimmten "Reifegrad" erreicht hat, ist ihr der Weg zurück in frühere Entwicklungsstadien abgeschnitten. So wird offenbar das "Leistungsvermögen" einer Stammzelle immer mehr auf spezifische Funktionen verengt, und sie verliert dementsprechend die vielfältigen Anlagen, die sie in früheren Entwicklungsstadien noch hatte.

Nach jüngsten Erkenntnissen ist dieses Dogma der Entwicklungsbiologie so nicht aufrechtzuerhalten. Offenbar haben gewebespezifische Stammzellen die Fähigkeit - wie eindrucksvoll in Tierversuchen gezeigt wurde - , sich in anderer Umgebung zu "transdifferenzieren", d.h. Zellfunktionen des neuen Gewebes zu übernehmen. So haben neuronale Stammzellen der Maus Blutzellen gebildet und sich in Blutstammzellen verwandelt. Doch es deutet sich noch eine andere Fähigkeit adulter Stammzellen an: Sie haben offenbar auch das Potential zur "Reprogrammierung"; sie können sich nicht nur in die spezifischen Anforderungen einer neuen Gewebeumgebung einpassen, sondern sogar vielfältigere, frühere Entwicklungsniveaus annehmen, wobei es sogar möglich erscheint, daß sie wieder "totipotent" werden.

In einem Artikel in Aus Politik und Zeitgeschichte (B27/2001) hat Christine Hauskeller daraus folgenden Schluß gezogen: "Sollte sich diese Reversibilität der adulten Stammzellen bestätigen, wären die eben beschriebenen Begriffsunterscheidungen nicht mit ontologischen Qualitäten der Stammzellen verbunden, sondern würden nur verschiedene Zustandsformen von Stammzellen beschreiben, die offenbar umgebungsabhängig wären und die zumindest im Labor variiert werden könnten. Die Diskussion um die Legalität oder auch um die Legitimität der Forschung mit pluripotenten, aber nicht mit totipotenten Zellen würde zumindest in diesem Fall auf längere Sicht kein brauchbares Kriterium für die ethische und juristische Grundsatzdiskussion thematisieren."

Die Probleme des "therapeutischen Klonens"

Als mögliche Quelle von Ersatzgewebe für die Humanmedizin waren bisher vor allem die embryonalen Stammzellen im Gespräch, deren Gewinnung aber höchst umstritten ist. Sie sind ein typisches Produkt der sogenannten "verbrauchenden Embryonenforschung", denn bei ihrer Entnahme aus einem durch künstliche Befruchtung im Reagenzglas erzeugten menschlichen Embryo wird dieser zerstört.

Die wichtigste Technik zur Herstellung solcher Embryonen für Forschungszwecke ist das "therapeutische Klonen". Im Prinzip wird dabei eine menschliche Eizelle "entkernt", d.h. das Erbmaterial entnommen und statt dessen der Kern einer Körperzelle eingefügt. Durch einen kurzen elektrischen Impuls wird die Eizelle stimuliert, und diese entwickelt sich dann zur Blastozyste, der die Stammzellen entnommen werden können. Diese sind mit dem Spender des Körperzellkerns identisch.

In der Regel unerwähnt bleibt dabei, daß es von diesem sogenannten "therapeutischen Klonen" (weil so ja eine Heilmethode für Krankheiten entwickelt werden soll) nur ein kleiner Schritt zum sogenannten "reproduktiven Klonen" ist. Der einzige Unterschied besteht darin, daß der Entwicklungsprozeß des Embryos nicht im frühen Blastozystenstadium unterbrochen wird, sondern der Embryo in eine Gebärmutter eingepflanzt wird und ein ganzer Organismus entsteht - eine exakte genetische Kopie des Spenders. Durch dieses Verfahren ist im übrigen das erste Klonschaf "Dolly" entstanden, und hier liegt auch die verbreitete Befürchtung, daß die gleichen gentechnischen Verfahren, die für das "therapeutische Klonen" eingesetzt werden, auch zur gezielten "Menschenzucht" dienen könnten.

Neben den offensichtlichen ethischen Bedenken ergeben sich bei der Verwendung embryonaler Stammzellen aber noch weitere schwere Nachteile, die diesen Weg zur Entwicklung von menschlichen "Ersatzteilen" unhaltbar erscheinen lassen.

Geklonte Tiere wie das Schaf "Dolly" sehen äußerlich zwar gesund aus, haben aber mit hoher Wahrscheinlichkeit zahlreiche genetische Defekte. Das gesamte Klonierungsverfahren ist zudem überaus ineffektiv. Die meisten geklonten Tiere gehen noch vor der Geburt ein, und von den Lebendgeburten überstehen nicht einmal die Hälfte die ersten drei Wochen. Im besten Fall ergibt sich eine "Erfolgsrate" des Klonierens von 3-4%. Einer der Gründe für diese hohe Ausfallrate wurde jetzt von dem deutschen Forscher Rudolf Jänisch am Institute for Biomedical Research (MIT) und seinem Kollegen Ryuzo Yanagimachi herausgefunden. Ihre Vorstellung ist, daß beim Klonen, d.h. dem Einfügen des Körperzellkerns in eine entkernte Eizelle, die Reprogrammierung der Gene nicht richtig abläuft, so daß nicht alle Gene, die in der frühen Phase der Embryonalentwicklung nötig sind, aktiviert werden. Wenn ein geklontes Tier überhaupt lebensfähig sei, habe wahrscheinlich jeder Klon subtile genetische Abnormalitäten, die häufig erst im späteren Lebensverlauf sichtbar würden.

Jänisch hatte seine Untersuchungen an Mäusen durchgeführt, die nicht mit einfachen Körperzellen, sondern mit embryonalen Stammzellen geklont wurden, welche hierbei bessere Resultate liefern. Doch zur Überraschung der Forscher stellte sich heraus, daß die Reprogrammierung des einfügten Erbguts selbst bei den Embryonalzellen alles andere als geregelt abläuft. Es gab keinen Klon, in dem ein gleiches Muster der Genaktiverung vorkam, und daran war nach Jänischs Überzeugung eindeutig die embryonale Stammzelle schuld.

Welche Konsequenzen sich daraus für die therapeutische Anwendung menschlicher embryonaler Stammzellen ergeben, die ja ebenfalls durch Klonen vermehrt werden, ist noch nicht absehbar. Daß hiermit ein sehr empfindlicher Nerv der embryonalen Stammzellforschung getroffen wurde, war der Washington Post vom 6. Juli zu entnehmen, die über die Hintergründe der Veröffentlichung von Jänischs Arbeit im Magazin Science (Bd. 293, 2001, S.95) berichtete. Dort hieß es, Jänisch habe aus seinem Science-Artikel in letzter Minute einen Satz herausgenommen, in dem auf mögliche abträgliche Folgen für den therapeutischen Einsatz embryonaler Stammzellen hingewiesen wurde. Jänisch habe später erklärt, er befürchte durchaus, daß die genetische Instabilität menschlicher embryonaler Stammzellen ein Problem darstelle. Eine Erwähnung dieses möglichen Problems in dem Artikel hätte aber von politischen Gruppierungen, die gegen diese Art Forschung seien, zu übertriebenem Alarm mißbraucht werden können.

Wer heilen will, muß adulte Stammzellen benutzen

Seit etwa dreißig Jahren weiß man, daß im Gewebe des Erwachsenen Stammzellen vorhanden sind, von denen man aber annahm, daß sie nur eigene Zellen eines bestimmten Gewebes bilden können. Das heißt, man hielt ihre Reprogrammierung nicht für möglich. In den letzten Jahren wurden jetzt aber in verschiedenen menschlichen Geweben auch pluripotente Stammzellen entdeckt: im Rückenmark, im Gehirn, im Mesenchym verschiedener Organe und im Blut der Nabelschnur. Diese pluripotenten Stammzellen sind fähig, mehrere Zelltypen, hauptsächlich Blut-, Muskel- und Nervenzellen zu bilden. Es gelang, sie zu erkennen, zu selektieren und so weit zu entwickeln, daß sie mit Hilfe von wachstumsfördernden Faktoren und regulierenden Eiweißstoffen reife Zelltypen bilden.

Damit ist klar, daß die adulten Stammzellen in den körpereigenen Geweben ein viel größeres Potential zur Differenzierung besitzen als bislang angenommen. Diese Perspektive muß mit allem Nachdruck ins öffentliche Bewußtsein gebracht werden. Wenn die Stammzellforschung tatsächlich nur auf den therapeutischen Nutzen aus wäre, was sie ja offensichtlich soll, böten die adulten Stammzellen ein viel produktiveres Forschungsfeld - und darüber hinaus eine ethisch einwandfreie Möglichkeit, Grundsätzliches über die Dynamik der Gewebedifferenzierung herauszufinden.

Aus Verpflanzungsexperimenten bei Tieren ist klar geworden, daß sich Stammzellen eines bestimmten Gewebes zu Zellen ganz anderer Art entwickeln können, so hat man Knochenmarkstammzellen zu Hirnzellen, aber auch zu Leberzellen heranwachsen lassen.

Adulte Stammzellen besitzen offenbar ein universelles Teilungsprogramm, das allen unterschiedlichen Gewebestammzellen gemein ist und sie untereinander austauschbar macht. Das hat Alexej Terskikh von der kalifornischen Stanford University School of Medicine herausgefunden. Ihm gelang der Nachweis, daß adulte Stammzellen des blutbildenden Gewebes und des Gehirns dieselben Gene aktivieren, um ihren Status als Stammzellen zu erhalten.

Im Mai diesen Jahres war über ein weiteres spektakuläres Experiment berichtet worden, das Forscher an der Universität Yale an Mäusen durchgeführt hatten. Dabei hatten die Forscher Stammzellen aus dem Knochenmark männlicher Mäusen gewonnen und in weibliche Tiere injiziert, deren eigenes Knochenmark zuvor durch radioaktive Bestrahlung zerstört worden war. Elf Monate später fanden sich die männlichen Stammzellen (identifizierbar am männlichen Y-Chromosom) nicht nur im Knochenmark der Weibchen, sondern auch im Blut, in Darm-, Lungen- und Hautgewebe.

Wenn diese Beobachtungen richtig sind und von anderen Arbeitsgruppen bestätigt werden, sollte die Wissenschaft sich schwerpunktmäßig auf die Erforschung adulter Stammzellen konzentrieren und auf weitere Experimente mit embryonalen Stammzellen verzichten.

Außerdem sind mit adulten Stammzellen bereits vielversprechende Behandlungen schwerer Erkrankungen erprobt worden. Der besondere Vorteil dabei ist, daß keine Abstoßungsreaktionen auftreten, da es sich um körpereigene Zellen handelt.

Schon länger praktiziert wird die Behandlung mit Knochenmarkstammzellen. Sie kommen zum Einsatz, wenn zum Beispiel bei einem Patienten durch Bestrahlung oder Hochdosis-Chemotherapie das blutbildende Gewebe zerstört wurde. Vorher entnommene und später wieder transplantierte Knochenmarkstammzellen sind dann in der Lage, die Blutbildung wieder in Gang zu setzen.

In diesem Jahr ist einem Ärzteteam der Düsseldorfer Universitätsklinik aber eine viel weitgehendere Behandlung gelungen. Sie behandelten erstmals einen Herzinfarktpatienten mit Stammzellen aus seinem eigenen Körper. Der Kardiologe Prof. Strauer ist sicher, daß sich die dem Knochenmark des Patienten entnommenen Stammzellen nach Injektion in die Infarktzone selbständig in Herzmuskelzellen umgewandelt haben. Die Funktion des schwer geschädigten Herzen verbesserte sich innerhalb weniger Wochen deutlich. Vier Tage nach dem Infarkt hatten die Ärzte unter örtlicher Betäubung aus dem Beckenkamm des Patienten Knochenmark entnommen. Die darin enthaltenen Stammzellen wurden außerhalb des Körpers konzentriert und am nächsten Tag mit einer speziellen Technik über eine Herzarterie in den Infarktbereich "implantiert". Zwar konnten die Ärzte noch kein Herzgewebe entnehmen, um daran definitiv zu beweisen, daß sich die Blutstammzellen dort in Herzmuskelzellen umgewandelt haben, anders sei die deutliche Verbesserung des Gesundheitszustandes aber nicht zu erklären, so Strauer. Nach diesem ersten erfolgreichen Eingriff wurden bereits sechs weitere Patienten mit eigenen Stammzellen behandelt, ebenfalls mit gutem Ergebnis.

Es gibt auch Berichte über erfolgreiche Behandlungen mit adulten Stammzellen bei Morbus Crohn (einer chronischen Darminfektion), Thalassämie (einer Blutkrankheit) und einer seltenen Hautkrankheit. Und trotz der noch in den ersten Anfängen steckenden und keineswegs vordringlich geförderten Grundlagenforschung mit adulten Stammzellforschung gibt es in jüngster Zeit eine wachsende Zahl von Berichten über Tierversuche, aus denen hervorgeht, daß sich adulte Stammzellen erfolgreich und reproduzierbar in eine Vielzahl von differenzierten Organzellen verwandeln können.

Im Gegensatz dazu sind Berichte über erfolgreiche Umwandlungen embryonaler Stammzellen weitaus seltener und zurückhaltender. So hieß es selbst im amerikanischen Magazin Science (290, 1672-1674, 1. Dez, 2000): "Im Gegensatz dazu produzierten die menschlichen embryonalen Stammzellen und fetalen Keimzellen, die im November 1998 Schlagzeilen machten, weil sie sich in der Theorie in jeden Zelltyp verwandeln können, relativ bescheidene Resultate. Nur wenige Artikel und Konferenzberichte kamen von der Handvoll Labors, die mit menschlichen pluripotenten Zellen arbeiten... Die Arbeiten lassen vermuten, daß es nicht einfach sein wird, die reinen Populationen bestimmter Zelltypen zu erzeugen, die für sichere und verläßliche Zelltherapien erforderlich wären" - in der zurückhaltenden Sprache der etablierten Wissenschaft eine recht verheerende Bilanz.

Natürlich müssen auch bei den adulten Stammzellen noch erhebliche Probleme überwunden werden, denn adulte Stammzellen sind relativ selten, mit bisherigen Techniken schwer zu finden und auch außerhalb des Körpers nicht sehr leicht zu vermehren. Ein wichtiger Fortschritt war es deshalb, daß australische Forscher des Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research jetzt einen Weg gefunden haben, adulte Nervenstammzellen aus dem Gehirn von Mäusen "extrem rein" zu isolieren. In Nature (412, 736-739, 16. Aug. 2001) berichteten sie, eine Kultur mit 80%iger Reinheit herzustellen, verglichen mit einer bisherigen Rate von bestenfalls 5%.

Es ist jetzt vordringlich, die Forschung genau in diese Richtung zu forcieren, um die genauen Umstände herauszubekommen, unter denen sich die Differenzierung der Stammzellen vollzieht und wie diese im Detail abläuft. Nur auf diesem ethisch unangreifbaren Weg wird es möglich sein, neue Therapien für schwere, bisher unheilbare Krankheiten zu entwickeln und darüber hinaus unser Verständnis von der Entwicklung des Lebens selbst zu verbessern.

Dr. Wolfgang Lillge