Stammzellen für die Therapie: Neues Verfahren senkt Krebsrisiko

Stanford (USA) - Aus menschlichen Hautzellen lassen sich auch ohne Übertragung von Genen sehr effizient Stammzellen entwickeln. Das gelang amerikanischen Forschern, indem sie die ursprüngliche, mit dem Nobelpreis gewürdigte Methode verbesserten. Die von ihnen erzeugten, sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) sind nun eher für einen medizinischen Einsatz geeignet, da sie ohne Verwendung krebsfördernder Gene reprogrammiert wurden. Statt mit Hilfe von Viren Gene zu übertragen, schleusten die Wissenschaftler die entsprechenden Proteine in die Hautzellen ein. Um die Effizienz der Reprogrammierung zu erhöhen, war es jedoch nötig, gleichzeitig durch eine echte oder simulierte Virusinfektion Abwehrreaktionen der Zellen auszulösen. Diese verändern die Struktur der DNA im Zellkern und erleichtern so das Einschalten von Genen, die eine Umwandlung in Stammzellen bewirken, berichten die Forscher im Fachblatt „Cell“.

„Bisher glaubten wir, dass das Virus lediglich die Funktion eines Trojanischen Pferdes hat, das Gene in die Zelle transportiert. Jetzt wissen wir, dass das Virus die DNA der Zelle bereit macht für Veränderungen, die für das Stammzellstadium erforderlich sind“, sagt John Cooke von der Stanford University. Nach der von Shinya Yamanaka entwickelten Methode zur Herstellung von iPS-Zellen werden vier Gene über eine Virusinfektion in die Ausgangszellen eingeschleust. Diese Gene übermitteln die Bauanleitungen für Proteine, die das genetische Entwicklungsprogramm der Zellen so verändern, dass sie sich zu Stammzellen umwandeln. Werden statt der Gene direkt die Proteine in die Zellen übertragen – wozu keine Viren, aber Membran-durchdringende Formen dieser Proteine nötig sind – sinkt die Effizienz der Umwandlung drastisch.

Die Ursache dafür hat das Forscherteam von Cooke jetzt aufgeklärt: Die Virusinfektion ist wichtig, weil dadurch Reaktionen ausgelöst werden, die die dicht gepackte Form der DNA auflockern und so die Aktivierung von Genen für eine Reprogrammierung möglich machen. Indem die Forscher zusätzlich zu den vier Proteinen ein Virus einsetzten, das aber keine Gene übertrug, sondern nur die Abwehrreaktionen auslöste, konnten sie die Erfolgsquote des Verfahrens deutlich steigern. Schließlich ließ sich sogar die Virusinfektion durch Behandlung mit einem synthetisch hergestellten Wirkstoff ersetzen, der eine Infektion nur vortäuscht. Die Herstellung von iPS-Zellen ohne Viren und ohne Übertragung von Genen ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu künftigen Therapien. Diese sollen erkranktes oder verletztes Gewebe durch Zellen ersetzen, die aus iPS-Zellen des Patienten erzeugt wurden. Die Wissenschaftler wollen auch versuchen, durch ihre Methode Hautzellen direkt, also ohne den Umweg über iPS-Zellen, in andere Zelltypen wie beispielsweise Nerven- oder Muskelzellen umzuwandeln.