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Stammzellen als Quelle neuer Therapieansätze

18.07.2016

Stammzellforschung und die damit verbundenen Perspektiven für die Therapie stehen seit längerer Zeit im Fokus der MS-Forschung. Durch Stammzellen könnte es in Zukunft möglich sein, den Verlauf der Erkrankung nachhaltig zu verändern und eventuell neuronale Hirnschäden wieder zu reparieren. Neue Forschungsergebnisse aus Tierversuchen an MS-Mäusen stimmen optimistisch.

Unter Stammzellen versteht man Zellen des Körpers, die nicht (vollständig) differenziert/spezialisiert sind. Während der Entwicklung des ungeborenen Kindes im Mutterleib sind die Zellen nach der Empfängnis für kurze Zeit totipotent (von lateinisch totus = ganz und potentia = Kraft). Totipotente Zellen können zu jeder beliebigen Zelle des Körpers werden, wie z. B. zu Haut-, Gehirn- oder auch allen anderen Körperzellen. Diese Fähigkeit verlieren die Zellen jedoch recht bald (nach dem 8-Zell-Stadium beim Menschen) und spezialisieren sich in bestimmte Zellen des Körpers. Aus diesen spezialisierten Zellen wird dann der Organismus des ungeborenen Kindes gebildet.

In manchen Bereichen des Körpers bleiben zeitlebens Stammzellen erhalten. So z. B. in der Haut und im Knochenmark. Die dort befindlichen Stammzellen können jedoch lediglich zu Hautzellen oder Zellen des Knochenmarks werden. D. h., die Zellen haben ihre Totipotenz bereits verloren und können nur noch organspezifische Zellen bilden. Diese Fähigkeit bezeichnen Forscher als Omnipotenz (von lat. omnis = alle).

Seit etwa 20 Jahren ist bekannt, dass auch das Gehirn über omnipotente Stammzellen verfügt. Die neuronalen Stammzellen können zu allen drei Zelltypen des zentralen Nervensystems (ZNS), also Astrozyten, Oligodendrozyten und Nervenzellen werden (siehe Faktenbox). Bei einigen neurologischen Erkrankungen, wie z. B. einem Schlaganfall, wird vermutet, dass neuronale Stammzellen teilweise in der Lage sind, entstandene Schäden zu reparieren.

Wissenschaftler auf der ganzen Welt versuchen daher seit Jahren, neuronale Stammzellen, die natürlich im Gehirn vorliegen, zur Therapie unterschiedlichster neurologischer Erkrankungen nutzbar zu machen.

Stammzellen bei MS?

Diese Frage wird seit Jahren in der Forschung intensiv untersucht. Forschungsansätze mit unterschiedlichsten Stammzellen wurden bereits erprobt. Einen Übersichtsartikel (in Englisch) zu der bisherigen Forschung auf dem Gebiet finden Sie hier.

In einer aktuellen Studie einer italienischen Forschergruppe unter der Leitung von Dr. Lucino Conti wurde die Rolle von endogenen neuronalen Stammzellen bei der Regeneration von geschädigten Gehirnarealen in MS-Mäusen untersucht. Die Wissenschaftler isolierten Stammzellen aus dem Knochenmark (Oberschenkelknochen) und veränderten diese genetisch so, dass die Zellen in der Lage waren, einen „therapeutischen Cocktail“ freizusetzen.

Für diesen „Cocktail“ machten sich die Forscher schützende Effekte dreier Schlüsselproteine (IL10, NT-3 und LINGO1-Fc) zunutze, denen eine entscheidende Rolle in drei bestimmten pathologischen Prozessen, die in progredienten Verlaufsformen der MS beteiligt sind, zukommt. Die Wissenschaftler manipulierten die gewonnenen Knochenmarksstammzellen so, dass sie alle drei Proteine bilden und freisetzen. Diese „Cocktail-Stammzellen“ wurden dann den Tieren über die Vene injiziert.

Durch die Freisetzung von  Interleukin 10 (IL10), Neurotrophin 3 (NT-3) und einem inhibierenden Protein gegen LINGO1 (LINGO1-Fc) konnte der klinische Zustand der MS-Tiere stabilisiert bzw. verbessert werden. Kontrolltiere, denen statt der genetisch manipulierten Stammzellen lediglich eine wirkungslose Flüssigkeit injiziert wurde, litten an zunehmend neurologischen Schäden. Weitere Untersuchungen an den Tieren haben gezeigt, dass nicht die transplantierten Zellen selbst die Schäden im Gehirn repariert haben, sondern neuronale Stammzellen, die durch Freisetzung von IL10, NT-3 und LINGO1-Fc zur Reparatur angeregt wurden.

Zusammengefasst konnte das Forscherteam zeigen, dass die injizierten „Cocktail-Stammzellen“ in der Lage waren, Entzündungen zu reduzieren, axonale Schäden aufzuhalten bzw. zu reparieren und zur Neubildung von Myelin anregten. Durch das gezielte Anregen endogener Reparaturmechanismen, wie im vorliegenden Fall, könnte in Zukunft eine weitere sehr interessante Therapieoption für die Behandlung der MS verfügbar sein.

 

Faktenbox:

ZNS (Zentrales Nervensystem): Gehirn und Rückenmark

Astrozyten (Sternzellen): Häufigste Art von Gliazellen (Stützzellen) im Gehirn

Oligodendrozyten: Bestimmte Art von Gliazellen im ZNS, die in der Lage sind, Myelinscheiden zu bilden

Myelinscheiden: Werden gebildet von Fortsätzen der Oligodendrozyten und ummanteln Nervenzellfortsätze (Axone). Durch Myelinscheiden wird eine schnelle Signalweiterleitung von Nervenzellen gewährleistet.

Nervenzellen (Neurone): Nehmen Eindrücke beispielsweise aus der Umgebung wahr und leiten diese als elektrische Signale über ihre Ausläufer an nachfolgende Nervenzellen weiter

Progrediente Verlaufsformen: Werden von anhaltender Demyelinisierung (demyelinisierend = Myelin-zerstörend), axonalen Schädigungen und neuronalen Fehlfunktionen dominiert

IL10 = Interleukin 10, Cytokin, potenter Immunregulator

NT-3 = Neurotrophin 3, Wachstumsfaktor für Nervenzellen

LINGO1-Fc = Hemmendes Protein gegen Lingo1, neuroregenerativ und fördernd für die Ausreifung von Oligodendrozyten

 

Referenzen und weiterführende Informationen:

Li X1,2, Zhang Y., Yan Y., Ciric B., Ma C.G., Gran B., Curtis M., Rostami A.M. & Zhang X.: A triple-effect cocktail produced by neural stem cells as a novel neurorepair therapy for chronic stage CNS autoimmunity. Mol Ther. 2016 May 16. doi: 10.1038/mt.2016.104 http://www.nature.com/mt/journal/vaop/naam/pdf/mt2016104a.pdf (Stand 26.05.2016)

Casarosa S., Bozzi Y. & Conti L.: Neural stem cells: ready for therapeutic applications? Mol Cell Ther. 2014 Oct 15;2:31. doi: 10.1186/2052-8426-2-31. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4452059/pdf/40591_2014_Article_35.pdf (Stand 26.05.2016)

 

 

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