ÄRZTEBLATT 4/2013 MECKLENBURG-VORPOMMERN

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1 ÄRZTEBLATT 4/2013 MECKLENBURG-VORPOMMERN Potenziale der Stammzelltherapie Adipositas-Konzept Mecklenburg-Vorpommern Patientenrechtegesetz ein kurzer Überblick

2 Potenziale der Stammzelltherapie Mathias Freund Stammzellen Stammzellen sind das Baumaterial und der Nachschub des menschlichen Körpers: Sie teilen und vermehren sich und sind maßgeblich an den ständigen Erneuerungs- und Reparaturprozessen beteiligt. Unterschiedlich spezialisierte Stamm zellen entwickeln sich dabei zu jeweils unterschiedlichen Zelltypen, wie z. B. Blut- oder Hautzellen. Stammzellarten Adulte Stammzellen Als adulte Stammzellen werden die Stammzellen bezeichnet, die sich nach der Geburt im menschlichen Organismus befinden. Diese Stammzellen haben über ihre gesamte Lebensdauer das Potenzial, sich in bestimmte spezialisierte Gewebetypen zu entwickeln. Embryonale Stammzellen Frühe embryonale Stammzellen können sich in jegliches Gewebe entwickeln. Sie werden als pluripotent bezeichnet und bilden im Embryo die Vorläufer, aus denen sich alle Körperzellen entwickeln. Diese frühen Zellen haben das Potenzial, jeweils einen kompletten eigenständigen Organismus zu bilden. Embryonale Stammzellen werden aus Embryonen gewonnen. Auf diese Weise werden Stammzelllinien etabliert, an denen Vermehrungs- und Differenzierungsprozesse studiert werden können. In Deutschland ist die Forschung an embryonalen Stammzellen nur sehr eingeschränkt erlaubt, da zu ihrer Gewinnung die Zerstörung von frühen menschlichen Embryonen erforderlich ist ( verbrauchende Embryonenforschung). Die Forschung an embryonalen Stammzellen ist ethisch sehr umstritten und eine zukünftige Einsatzfähigkeit dieser Zellen für therapeutische Zwecke fraglich. Stammzelltherapie Forschungsstand Bereits seit Jahrzehnten klinisch etabliert, ist die Stammzelltherapie bei der Behandlung bösartiger Erkrankungen der Muskelzellen Knorpelzellen Nervenzellen Herzmuskelzellen Knochenzellen Stammzellen Leberzellen Blutzellen Hautzellen Abb.1. Vielfältige Möglichkeiten für den Einsatz von Stammzellen AUSGABE 4/ JAHRGANG Seite 121

3 ihren eigenen Zellen behandelt. Das am weitesten entwickelte Anwendungsgebiet ist die Stammzelltherapie nach einem Herzinfarkt. In der Folge des Herzinfarkts stirbt Herzgewebe ab. Dank des medizinischen Fortschritts überlebt die Mehrzahl der Patienten glücklicherweise den Herzinfarkt, viele leiden danach jedoch an einer chronischen Herzschwäche. Dieses Schicksal kann gemildert beziehungsweise verhindert werden, wenn es gelingt, durch Auffrischen der Stammzellen im Herzen den Herzmuskel zu kräftigen. Am Standort Rostock beispielsweise stellt der Stammzelltechnologe Seracell hoch aufgereinigte Stammzellen zur direkten Injektion in das Herz her. Diese klinische Anwendung war vom Rostocker Professor Gustav Steinhoff entwickelt worden wurde auch hierfür über positive Langzeitergebnisse berichtet. 1 Abb. 2: Aufbereitung von Stammzellen im Labor Blutbildung und des Knochenmarks, hierunter bestimmte Arten der Leukämie und des Lymphdrüsenkrebses. Die Mehrzahl der heute klinisch eingesetzten Stammzellpräparate kommt bei der Behandlung dieser Erkrankungen zum Einsatz. Mit der Stammzelltransplantation werden dem Patienten gesunde, aus dem Knochenmark oder dem peripheren Blut gewonnene, eigene oder von Stammzellspendern stammende Zellen verabreicht. Durch die Übertragung von Stammzellen erhalten die Betroffenen ein funktionsfähiges neues Knochenmark und somit ein neues blutbildendes System und Immunsystem. Große Hoffnungen in die Stammzelltherapie werden auf dem Gebiet der Regenerativen Medizin gesetzt. Die Regenerative Medizin befasst sich mit der Heilung verschiedener Erkrankungen durch die Wiederherstellung funktionsgestörter Zellen, Gewebe und Organe sowohl durch den biologischen Ersatz, beispielsweise mit Hilfe gezüchteter Gewebe, als auch durch die Anregung körpereigener Regenerationsund Reparaturprozesse. Für die Regenerative Medizin dürften vornehmlich die eigenen Stammzellen eingesetzt werden, da diese, anders als fremde Stammzellen, optimal vertragen werden. Fremde Stammzellen würden vom Immunsystem als nicht körpereigen erkannt und es käme zu Abstoßungsreaktionen. Die lebenslange Einnahme von Medikamenten zur Unterdrückung des Immunsystems so genannte Immunsuppressiva wäre erforderlich, mit erheblichen Belastungen und Nebenwirkungen als unmittelbare Folge. Schon heute werden Stammzellen in der Regenerativen Medizin eingesetzt. Dabei werden erwachsene Patienten mit Chancen für die Zukunft Der Nobelpreis für Medizin ging 2012 an die Stammzellforscher John Gurdon aus England und Shinya Yamanaka aus Japan. Gurdon hatte bereits in den 60er Jahren an Froschzellen zeigen können, dass sich durch Rückprogrammierung aus Körperzellen Stammzellen mit universellen Fähigkeiten (pluripotente Stammzellen) herstellen lassen. Das Problem war aber, dass dies einzig durch die Verwendung von befruchteten Eizellen möglich war. Yamanaka ist es gelungen, diese Rückprogrammierung durch die Aktivierung von nur vier Genen durchzuführen. Er hat Zellen aus der Haut benutzt. Die Methode funktioniert auch bei Stammzellen aus Knochenmark. Grundsätzlich lassen die bisherigen Forschungsergebnisse große medizinische Möglichkeiten erkennen: Stammzellen könnten zukünftig auf unterschiedliche Aufgaben programmiert werden. Ausgefallene oder geschwächte Funktionen, Organe, Gewebe des Körpers lassen sich dann unterstützen oder ersetzen. Gerade bei degenerativen Erkrankungen sind damit neue Therapien in Sicht. Viele Mediziner gehen davon aus, dass bereits in einigen Jahren oder Jahrzehnten im Rahmen der Regenerativen Medizin Erkrankungen wie beispielsweise Diabetes, Erkrankungen des Nervensystems (Morbus Parkinson, Morbus Alzheimer), Herzkrankheiten (Herzinfarkt), Hirnschlag (Apoplex), Knorpelschäden, Rückenmarksverletzungen und viele weitere Erkrankungen behandelt werden können. Stammzellen aus Nabelschnurblut Bei der Stammzelltherapie wird es entscheidend darauf ankommen, sehr viele Zellen zur Verfügung zu haben, beispielsweise um zerstörte Blutgefäße oder Nervenzellen durch patienteneigenes Material zu ersetzen. Die Zellen des Seite 122 ÄRZTEBLATT MECKLENBURG-VORPOMMERN

4 Knorpelzellen Blutzellen Muskelzellen und weitere... Neugeborenes Kind mit Nabelschnur Gewinnung der Stammzellen aus Nabelschnurblut Junge Stammzellen Abb. 3: Möglichkeiten nach der Gewinnung von Stammzellen aus Nabelschnurblut Körpers altern jedoch im Laufe des Lebens. Sie verlieren an Teilungsfähigkeit und, wichtiger noch, sie bilden Veränderungen des Erbguts aus: Mutationen. Solche gealterten Zellen tragen das Risiko der Entartung, also der Bildung von Tumoren. Nabelschnurblutstammzellen haben keine vorbestehenden Defekte und sind unbelastet. Sie sind daher besser für Anwendungen der Regenerativen Medizin zu verwenden. Zudem kann Nabelschnurblut bei der Geburt völlig risiko- und schmerzfrei gewonnen und anschließend nach einem speziellen Verfahren bei Temperaturen unter -170 C aufbewahrt werden. Knochenmarkstammzellen hingegen lassen sich nur durch einen operativen Eingriff gewinnen. Eine umfangreiche Übersicht über den Stand der Forschung und der klinischen Anwendungen von Nabelschnurblut für das Jahr 2010 wurde von einer Arbeitsgruppe um den Direktor des renommierten Chaim Sheba Medical Center, Tel-Hashomer, Israel, Prof. Arnon Nagler, veröffentlicht. 2 Nabelschnurblutstammzellen lassen sich in verschiedene Richtungen differenzieren, unter anderem in Knochen- und Knorpelzellen, in Gefäßzellen, Nervenzellen oder insulinproduzierende Zellen. Es gibt bereits klinische Anwendungen mit Nabelschnurblutstammzellen in klinischen Studien der Phase II und Phase III, vor allem in den USA, bei folgenden Erkrankungen: Hirnschäden (kindlicher Hirnschaden, traumatischer Hirnschaden) Autoimmunerkrankungen (Diabetes Typ 1, Lupus) Rückenmarksverletzungen Herz- und Gefäßerkrankungen Dabei zeigt sich eine Überlegenheit von Nabelschnurblutstammzellen zur Regeneration von Herzkrankheiten 3 und bei der Behandlung von Hirnschäden 4. Das enorme Interesse der Wissenschaft an Stammzellen aus Nabelschnurblut zeigt sich an den jährlich erscheinenden Publikationen (s. Abb. 4). AUSGABE 4/ JAHRGANG Seite 123

5 An der Duke University in Durham, North Carolina, sind bereits 300 Kinder mit Nabelschnurblut-Reinfusionen meist bei neurologischen Störungen behandelt worden. Zum Beweis der Wirksamkeit läuft eine vergleichende Studie. In Deutschland wird der Einsatz von Nabelschnurblut bei dem kindlichen Diabetes in einer klinischen Studie untersucht. Abb. 4: Publikationen zu Nabelschnurblut Quelle: Viele Forschungsarbeiten befinden sich noch in einem früheren, experimentellen Stadium. Geforscht wird unter anderem an der Therapie von Morbus Parkinson, Querschnittlähmung, Diabetes mellitus, und der koronaren Herzkrankheit. Eine der wesentlichen Herausforderungen besteht in der Vermehrung der Stammzellen aus dem Nabelschnurblut. Sie können bereits mit den heutigen Technologien etwa 40-fach expandiert werden. Aus zehn Ausgangszellen werden so 10 x 240 Zellen, also 10 Billionen Zellen, generiert. Ein israelisches Unternehmen hat ein Verfahren zur Vermehrung von Nabelschnurblutzellen entwickelt, das die Ausgangszahl der Zellen um den Faktor 200 erhöht und erprobt dies in einer klinischen Studie. Obgleich die Vermehrung vor allem auf die Therapie von bösartigen Erkrankungen der Blutbildung und des Knochenmarks abzielt, dürfte ein Erfolg der klinischen Studie die Bedeutung von Nabelschnurblutstammzellen insgesamt weiter stärken. Klinischer Einsatz In den USA gab es bereits im Jahr 2008 sehr ermutigende Einzelfallberichte über den Einsatz von Nabelschnurblut zur Behandlung des kindlichen Hirnschadens. Der Einsatz des Nabelschnurbluts zur Heilung verschiedener neurologischer Erkrankungen wird derzeit unter kontrollierten Bedingungen in klinischen Studien erprobt. Eine Arbeitsgruppe der Medical University of Texas, Houston, hat auf der Grundlage experimenteller Ergebnisse eine Studie zur Behandlung von Kindern eröffnet, die schwere Gehirn- oder Rückenmarksverletzungen erlitten haben. Weitere Studien in Houston beschäftigen sich mit frühkindlichem Hörverlust sowie Hirnschäden aufgrund von schweren Herzerkrankungen. Eine Studie nach Ertrinkungsunfällen bei Kindern ist geplant. Experimentelle Anwendung Aktuelle Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf drei Gebiete: Eine ganze Reihe von Forschergruppen arbeitet an neuen Möglichkeiten zur Kultivierung und Expansion der Stammzellen aus Nabelschnurblut. Dabei werden Kultivierungsverfahren eingesetzt, bei denen die Stammzellen sich auf gewebeähnlichen Matrices ausbreiten können. Auch das ips Verfahren wird zur Expansion von Nabelschnurblutstammzellen weiterentwickelt. Die Vermehrung der jugendlichen Stammzellen aus Nabelschnurblut ist eine der zentralen Voraussetzungen für den Einsatz in der Regenerativen Medizin. Weitere Bemühungen konzentrieren sich auf die Differenzierung und Ausreifung der Stammzellen. Hier sind Fortschritte im Bereich Neurologie und im Bereich von Zellen des Herzgewebes berichtet worden. Ein drittes Gebiet, auf dem intensiv geforscht wird, ist die entzündungsmodulierende Eigenschaft der im Nabelschnurblut enthaltenen mesenchymalen Stamm- und Stromazellen. Auch hier gibt es interessante experimentelle Ansätze, die später einmal zur Behandlung von schweren Erkrankungen führen können. ips-zellen Alternativ zur Verwendung der Nabelschnurblutstammzellen in ihrem bei der Geburt erreichten Entwicklungsstand und der unmittelbaren Ausdifferenzierung in verschiedene Zelltypen sind die ips-zellen ( induzierte pluripotente Stammzellen ) ein Gegenstand intensiver Forschung. ips- Zellen haben dieselben Fähigkeiten wie die ethisch umstrittenen embryonalen Stammzellen. Aus diesen Multitalenten lässt sich jedes Körpergewebe züchten. Abb. 5: Aktivierung von Genen zur Schaffung von ips-zellen Quelle Abb. 1-3, 5: Seracell Pharma AG Seite 124 ÄRZTEBLATT MECKLENBURG-VORPOMMERN

6 Wissenschaftlern der Medizinischen Hochschule Hannover und der Universität Barcelona gelang 2009 der experimentelle Nachweis, dass durch die Einschleusung von vier Genen aus Zellen des menschlichen Nabelschnurblutes ips-zellen gewonnen werden können. Bereits in zehn bis fünfzehn Jahren könnten nach Auffassung der Wissenschaftler der Medizinischen Hochschule Hannover konkrete Anwendungsmöglichkeiten für ips-zellen aus Nabelschnurblut bestehen begann die Medizinische Hochschule ein mehrjähriges, mit öffentlichen Geldern gefördertes Forschungsprojekt. Besonders die Ergebnisse der Wissenschaftler aus Spanien sind interessant. Sie konnten zeigen, dass statt der Aktivierung von vier Genen nur zwei Gene in den Zellen notwendig sind, um ips-zellen zu schaffen. Kürzlich ist es den gleichen Forschern gelungen, ebenfalls mit nur zwei Genen die Nabelschnurblutzellen so umzuprogrammieren, dass sie Nervenzellen bilden. Die rasche wissenschaftliche Entwicklung in den letzten drei Jahren ist sehr ermutigend. Literatur beim Verfasser: Prof. Dr. med. Mathias Freund Vorsitzender der Krebsgesellschaft Mecklenburg- Vorpommern e.v. Schillingallee Rostock onkologie-rostock.de AUSGABE 4/ JAHRGANG Seite 125

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