Hintergrund Embryonale und adulte Stammzellen Mit Stammzellen hoffen Mediziner, in Zukunft schwere Krankheiten heilen und die Funktion verschlissener Organe wieder herstellen zu können. Jeder Organismus enthält solche Zellen, die allerdings ein unterschiedliches Entwicklungspotenzial besitzen. Adulte Stammzellen Jeder Mensch hat adulte Stammzellen, beispielsweise in seinem Knochenmark, in der Haut, im Gehirn, der Leber oder der Bauchspeicheldrüse. Aus diesen Zellen bildet der Körper ein Leben lang neue spezialisierte Zellen - sie sind quasi das körpereigene "Ersatzteillager" bei Verletzungen und Defekten. Anders als embryonale Stammzellen können sich adulte Stammzellen aber nicht mehr zu jeder Zell-Art des Körpers weiterentwickeln. Beispielsweise können sich aus neuralen Stammzellen alle Zelltypen des Nervengewebes bilden, aber keine Leber- oder Muskelzellen. Bereits heute ist es möglich, aus adulten Stammzellen verschiedene Gewebe zu züchten und dem Patienten zu injizieren. Forscher hoffen sogar, aus adulten Stammzellen irgendwann einmal ganze Ersatzorgane züchten zu können.
Embryonale Stamm Zellen (ES-Zellen) Der Embryo entsteht durch Befruchtung einer Eizelle. Die DNA-Informationen von Mutter und Vater werden vereinigt und eine rasche Folge von Zellteilungen beginnt. Bis zu einem Stadium von acht Zellen besitzt jede dieser Zellen die Fähigkeit, zu einem ganzen Menschen heranzuwachsen. Würden die Zellen in diesem Stadium voneinander getrennt, wäre es möglich, 8 identische Menschen zu erzeugen (Klone). Beginnen Entwicklungsvorgänge wie Blastulation oder Gastrulation, so verlieren die Zellen ihre Fähigkeit zur Totipotenz. Merke Hier klicken zum Ausklappen 8-Zell-Stadium: individuelle Zellen, noch ohne Differenzierung Um embryonale Stammzellen zu erhalten, muss der Embryo zerstört werden und die einzelnen Zellen entnommen werden. In komplizierten Anzuchtverfahren mit speziellen Nährmedien können diese Zellen im Labor heranwachsen. Dazu ist es notwendig, die ES-Zellen mit bestimmten Nährstoffen (Vitamine, Botenstoffe... ) zu versorgen. Durch Einsatz bestimmter Faktoren können die Zellen dann systematisch in eine ganz gezielte Richtung gelenkt werden, z.
Sie wachsen aber dennoch schneller als Gewebestammzellen, die schon auf die Zelltypen eines bestimmten Gewebes festgelegt sind. Gewebestammzellen (=Adulte Stammzellen) sind spezielle teilungsfähige Zellen in bereits ausgewachsenen Geweben. Sie dienen sowohl der Selbsterneuerung als auch der Entwicklung spezialisierter Zelltypen eines Gewebes. Ihr Differenzierungspotenzial ist auf die Ausreifung genetisch bestimmter Gewebe beschränkt, in dessen Umgebung ("Nischen") sie zu finden sind, also zum Beispiel in der Haut, der Leber, dem Darms oder dem blutbildenden (hämatopoetischen) System. Sie werden daher als multipotent bezeichnet, nicht als pluripotent. Humane embryonale Stammzellen (hES-Zellen) werden aus Zellen des frühen Embryos kultiviert. Zu Forschungszwecken gewinnt man heute in verschiedenen Ländern, zum Beispiel in Belgien und Großbritannien, embryonale Stammzellen aus überzähligen Embryonen künstlicher Befruchtungen (in-vitro-Fertilisation). Die Entnahme der hES-Zellen führt zum Verlust des Embryos.
Zur Zeit gibt es drei Möglichkeiten, embryonale Stammzellen zu gewinnen: 1. Aus Embryonen, die bei einer künstlichen Befruchtung gewonnen werden, aber nicht mehr für eine Schwangerschaft benötigt werden (" überzählige Embryonen ") Nach einer in vitro Fertilisation, das heißt der Verschmelzung von Ei und Samenzelle im Reagenzglas, entsteht eine Zelle, die sich in rascher Folge teilt. Bis zum Acht-Zell-Stadium verfügen die Zellen über die so genannte Totipotenz (siehe unten)). Aus diesem Zellverband entwickelt sich dann die Blastozyste, aus deren innerer Zellmasse am vierten Entwicklungstag die pluripotenten embryonalen Stammzellen für die Forschung gewonnen werden können. 2. Aus abgetriebenen Föten Stammzellen können auch aus fünf- bis neunwöchigen abgetriebenen Föten gewonnen werden. Diese sogenannten fetalen Stammzellen sind Vorläufer der Ei- bzw. Samenzellen. Man bezeichnet sie daher als primordiale Keimzellen, die im Labor zu embryonalen Keimzellen weiterentwickelt werden. Sie sind pluripotent (s. unten) und unterscheiden sich nicht von den embryonalen Stammzellen, die aus einer Blastozyste gewonnen werden.
Hierbei handelt es sich hauptsächlich um pluripotente und multipotente Stammzellen. Adulte Stammzellen: heißen die Stammzellen beim Menschen nach der Geburt. Diese sind größtenteils multi- und oligopotent, können sich also nur noch in einige wenige Zelltypen ausdifferenzieren. Die adulten Stammzellen sorgen stetig für die Erneuerung der Zellen im gesamten Körper. Ethische Fragen: Die Stammzellenforschung bietet das Potential zur Remission bisher unheilbarer Krankheiten. Allerdings ist die Gewinnung von embryonalen Stammzellen mit der unwiderruflichen Zerstörung des Embryos verbunden. In Deutschland ist es daher aus ethischen Gründen verboten, Embryonen zum Zwecke der Forschung einzusetzen. Anders dagegen in Großbritannien, der Schweiz oder Österreich: Hier ist die Verwendung von Embryonen zu Forschungszwecken unter bestimmten Umständen erlaubt. Anders ist die Rechtslage bei der Verwendung von adulten Stammzellen. Im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen müssen hier keine Embryonen getötet werden.
Embryonale Stammzellen können sich noch in ganz unterschiedliche Gewebe entwickeln, da sie noch auf einer sehr frühen Entwicklungsstufe stehen. Sie sind fast endlos teilungsfähig. Diese Zellen werden aus Embryonen, die z. B. nach künstlicher Befruchtung nicht wieder eingepflanzt wurden, gewonnen. In der Schweiz ist diese Forschung möglich, wird aber streng kontrolliert. Adulte (erwachsene) Stammzellen dagegen sind sehr teilungsfähige Zellen, die in einigen Organen des Körpers (z. im Knochenmark, in der Leber) sowie in der Plazenta und im Nabelschnurblut von Neugeborenen gefunden werden. Sie können sich noch in die verschiedenen Zellen des Blutes bzw. ihres speziellen Organs entwickeln und haben eine wichtige regenerative Funktion. Das wird bei der sogenannten Stammzelltherapie genutzt. Stammzellen aus der Nabelschnur stehen in der Entwicklung zwischen den adulten und embryonalen Stammzellen.