Hoffnung für Leukämiepatienten Superpotente Blutstammzellen in Embryonen entdeckt

Manche Stammzellen im Körper sind potenter als andere: Die Blutstammzellen im menschlichen Embryo können schottischen Forschenden zufolge erheblich mehr "Tochter-Stammzellen" produzieren als Blutstammzellen, die etwa aus Nabelschnurblut oder Knochenmark gewonnen werden. Für Menschen, die an Bluterkrankungen wie etwa Leukämie oder Anämie leiden, dürfte das eine gute Nachricht sein.

Illustration - Vier Wochen altes Embryo im Mutterleib.
Illustration eines menschlichen Embryos in der vierten Schwangerschaftswoche. Bildrechte: imago/Science Photo Library

Die Stammzellen, die in unserem Körper das Blut und damit auch das Immunsystem bilden, werden hämatopoetische Stammzellen oder auch Blutstammzellen genannt. Sie können sich wie andere Stammzellen auch teilen bzw. kopieren oder sich selbst erneuern. Und sie haben die wichtige Aufgabe die roten und weißen Blutzellen zu produzieren, die auch für unser Immunsystem essentiell sind. Der Körper muss diese Blutzellen andauernd neu herstellen: Jede Sekunde produzieren die Blutstammzellen allein circa zwei Millionen rote Blutzellen. Diese wichtigen Stammzellen sitzen im Mark unserer Knochen, kommen aber zum Beispiel auch in der Nabelschnur oder der Plazenta vor.

Wenn Blutstammzellen krank machen

Für einen gesunden Körper müssen die Blutstammzellen im Knochenmark die korrekte Anzahl aller notwendigen Blutzelltypen produzieren, damit etwa kein Mangel entsteht.

Schild an einer Transplantationseinheit
Bei Leukämie (Blutkrebs) sind die Blutstammzellen verändert. Bildrechte: imago images / Karina Hessland

Doch das klappt nicht immer: Bei Blutkrankheiten wie Leukämie (Blutkrebs) oder Anämie (Blutarmut) ist dieses Gleichgewicht nicht mehr vorhanden. Die Patienten brauchen deshalb Blutstammzellen von außen. Das kann durch die Transplantation von gesundem Knochenmark einer Spenderperson passieren oder durch die Transfusion von Blutstammzellen aus der Blutbahn oder der Nabelschnur. Für einen erwachsenen Patienten liefert Nabelschnurblut aber häufig zu wenige Stammzellen. Deshalb wird an Embryonen geforscht, um die Bildung und Entwicklung der Blutstammzellen besser zu verstehen und neue Behandlungsmöglichkeiten zu finden. Eine Option: Große Mengen Blutstammzellen aus embryonalen Stammzellen im Labor produzieren.

"Super-Blutstammzellen" im menschlichen Embryo

Forschende der schottischen University of Edinburgh sind nun bei der Idee der Stammzellen-Produktion im Labor einen Schritt weiter gekommen. Sie haben superpotente Stammzellen in menschlichen Embryonen gefunden, deren erhebliches Selbsterneuerungspotential später in der Nabelschnur deutlich sinkt. Die Untersuchungsergebnisse sind im Fachmagazin Stem Cell Reports erschienen.

Das Forschungsteam hat herausgefunden, dass Blutstammzellen aus frühen menschlichen Embryonen - genau zu der Zeit, in der die Blutstammzellen sich gerade erst zu bilden beginnen in den Carnegie-Stadien 14 bis 17 (die Embryonalstadien der vierten bis fünften Schwangerschaftswoche) - sich wesentlich stärker vermehren als die, die man aus dem Nabelschnurblut gewinnen kann. Dass das wohl so ist, hätten die Forschenden bereits gewusst, schreiben sie, nun hätten sie aber zeigen wollen, wie viel "potenter" die embryonalen Blutstammzellen tatsächlich sind.

Vom Embryo in die Maus

Für diese Messung brauchten die Forschenden zunächst Blutstammzellen von entsprechenden menschlichen Embryos. Die haben sie tatsächlich aus abgetriebenem embryonalem Gewebe entnommen - direkt nach dem freiwilligen Schwangerschaftsabbruch von Frauen. Diese seien natürlich damit einverstanden gewesen, dass das Gewebe für die Forschung genutzt werden darf. Außerdem hat ein Ethikrat die Entnahme genehmigt. In der vierten Schwangerschaftswoche ist ein Embryo gerade einmal so groß wie ein Mohnkorn und nistet sich erst in der Gebärmutter ein.

Vier Wochen altes Embryo. Man erkennt ansätze der Gliedmaßen un die Augen beginnen zu entstehen.
Die embryonalen Blutstammzellen konnten sich wesentlich stärker vermehren. Bildrechte: imago/UIG

Die entsprechenden Blutstammzellen wurden dann in zwei Experimenten in Mäuse transplantiert, um herauszufinden wie viele "Tochterzellen" sie bilden. Das Ergebnis: Die Blutstammzellen bildeten etwa 200- bis 500-mal mehr neue Zellen als die aus Nabelschnurblut gewonnen. Die Forschenden sprechen deshalb auch von "superpotenten" Stammzellen. Eine einzelne Blutstammzellenproduzierende Region im Embryo könne 600 bis 1.600 funktionelle Tochter-Stammzellen erzeugen. Mit der Besiedlung der wachsenden Organe nähme das Selbsterneuerungspotential der Blutstammzellen dann ab, schreibt das Forschungsteam.

Nächster Schritt zu Labor-Herstellung

Das Forschungsteam betont in seinem Artikel, dass es wichtig ist, künftig zu verstehen, warum diese Zellen in der Lage sind, sich so viel besser zu vermehren.

Proben in einer Petrischale werden von einer Pipette aufgenommen
Therapeutische Blutstammzellen könnten künftig besser in vitro hergestellt werden. Bildrechte: imago images / Westend61

Die jetzigen Ergebnisse würden dazu beitragen, die Versorgung mit Blutstammzellen in den benötigten Mengen für Erwachsene zu verbessern, heißt es. Denn aus klinischer Sicht hänge die Wirksamkeit der langfristigen Regeneration von Blutstammzellen von ihrer Fähigkeit zur Selbsterneuerung ab. Das Team habe nun quantitativ belegen können, dass diese vom Beginn im Embryo bis zur Entnahme aus Nabelschnurblut nach der Geburt des Kindes dramatisch abnehme. Die Blutstammzellen aus Embryonen setzten einen neuen Maßstab für die Herstellung von klinisch nützlichen Blutstammzellen im Labor aus pluripotenten Stammzellen - also Stammzellen, deren genau Funktion noch nicht festgelegt ist und aus denen dementsprechend auch Blutstammzellen entstehen können. Nun müsse die Forschung den molekularen Mechanismus finden, der sie so "superpotent" macht, wie sie sind.

(kie)

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