Medizin: Zellheilung

Mithilfe von Stammzellen wollen Forscher alternde Körper auffrischen und kranke Organe reparieren oder gar ersetzen. Doch was leistet die gerade erst zehn Jahre alte Wissenschaft heute wirklich?

Der Schauplatz war entlegen, das Auditorium überschaubar: Auf einer Jahrestagung von Entwicklungsbiologen in einem Provinznest im amerikanischen Utah ließ John Gearhart erstmals die Katze aus dem Sack. Gemeinsam mit Kollegen war es ihm in den Monaten zuvor gelungen, so genannte embryonale Stammzellen zu isolieren und im Labor künstlich zu vermehren. Einer der anwesenden Forscher gab später zu Protokoll, Gearharts Vortrag habe ihn geradezu „umgehauen“.

Schließlich hatte Gearhart eben das Tor zu einer völlig neuen Art von Medizin aufgestoßen. Wer die embryonalen Zauberzellen dressiert, kann Zivilisationskrankheiten wie Diabetes heilen, Alzheimer kurieren, Gelähmten auf die Beine helfen und kranke Herzen oder Lebern durch neue, nachgezüchtete Organe ersetzen. „In zehn Jahren werden Ärzte in Kliniken ganz routinemäßig mit embryonalen Stammzellen hantieren“, sagte Gearhart damals.

Das war im Juli 1997.

Und heute? Welche der Visionen sind inzwischen Realität geworden? Was wurde aus den Ankündigungen von damals, was können Wissenschafter und Forscher heute wirklich mit embryonalen Stammzellen anfangen?

Ernüchternd. Auf den ersten Blick fällt die Bilanz ernüchternd aus: Von routinemäßigem Einsatz der Stammzellen kann keine Rede sein. Künstliche Organe aus der Retorte sind noch nicht einmal im Tierversuch gelungen, weil sich der Rohstoff als überraschend heikel und schwer berechenbar in der Handhabung erwiesen hat. Auch das erhoffte Riesengeschäft ist mit der neuen Technologie noch nicht zu machen. Von den rund 600 einschlägigen klinischen Studien, die derzeit in den USA mit Stammzellen durchgeführt werden, sind nur rund zehn von Pharmafirmen finanziert. Der Rest wird von Forschungseinrichtungen und Universitäten betrieben – ein deutlicher Hinweis darauf, dass es hier noch immer um praxisferne Grundlagenforschung geht.

Doch bei genauerer Betrachtung zeigt sich, dass in den vergangenen zehn Jahren sehr wohl spektakuläre Fortschritte gelungen sind – allerdings nicht ganz so, wie sich das die Pioniere damals vorgestellt hatten.

An der Grundidee der Stammzellforscher hat sich nichts geändert. Sie wollen Zellen aus den frühesten Entwicklungsstadien einer befruchteten Eizelle verwenden, um daraus im Labor jene Menschenteile zu züchten, die gerade benötigt werden.

Doch während die Forscher diesem ambitionierten Ziel nachjagen, bekommen sie zunehmend Konkurrenz aus einer lange Zeit unterschätzten Ecke: Viele Wissenschafter setzen auf so genannte adulte Stammzellen, die in vielen Organen und Körperregionen des erwachsenen Menschen vorkommen, wie etwa im Knochenmark, in der Leber, in der Haut oder im Gehirn. Längst hat sich die Stammzell-Branche in zwei Lager gespalten: Auf der einen Seite wird an embryonalen Stammzellen geforscht, auf der anderen an adulten Stammzellen. Und in der Mitte klafft ein tiefer Graben. „Zwischen den beiden Gruppen gibt es kaum Kontakt“, beobachtet der Pathophysiologe und Labordiagnostiker Walter Krugluger, Oberarzt am Wiener Krankenhaus Rudolfstiftung, der mit adulten Stammzellen arbeitet. „Ich war kürzlich auf einem großen Stammzellkongress in den USA, da war nichts von den Embryonalzellforschern zu hören. Die haben ihre eigenen Zusammenkünfte.“

Welches Lager wird schneller zum Erfolg kommen? Adulte Stammzellen sind in ihren Entwicklungsmöglichkeiten nicht mehr so vielseitig wie ihre embryonalen Vorläufer, die sich zu jeder beliebigen Zelle des menschlichen Körpergewebes weiterentwickeln können und deshalb „pluripotent“ genannt werden. Manche Forscher sehen aber gerade im eingeschränkten Entwicklungsspektrum der adulten Stammzellen einen Vorteil. Der Innsbrucker Urologe Hannes Strasser etwa behandelt den Schließmuskel seiner inkontinenten Patienten mit adulten Muskelstammzellen. Zu diesem Zweck entnimmt er in einem kleinen Eingriff zunächst normales Muskelgewebe. Im Labor isoliert er daraus die Stammzellen, die er in einer siebenwöchigen Prozedur im Labor vermehrt. Dieses Zellmaterial injiziert er seinen Patienten – mit einer nach 400 behandelten Personen erstaunlichen Erfolgsquote: Bei 85 Prozent aller Frauen und bei 65 Prozent aller Männer hat der Eingriff den gewünschten Erfolg gebracht. „Ich würde gar nicht so gerne mit embryonalen Stammzellen arbeiten“, sagt Strasser. Schließlich sei es extrem kompliziert, deren Entwicklungsdrang zu bändigen und in die richtige Richtung zu dirigieren. Zuletzt bliebe nach der Implantation das Risiko, dass die Stammzellen ungewünschtes Gewebe oder gar Tumore im Schließmuskel bilden. Bei adulten Muskelstammzellen, die schon seit Jahrzehnten experimentell und klinisch verwendet wurden, traten diese Nebenwirkungen nie auf. „Im schlimmsten Fall bringt die Therapie nicht den gewünschten Erfolg, das hat aber keinerlei Nebenwirkungen“, so Strasser. Mittlerweile hat Strasser gemeinsam mit Kollegen die Biotech-Firma InnovaCell gegründet, die für Patienten in ganz Europa Schließmuskelzellen nachzüchtet.

Herzinjektion. Ähnliche Verfahren werden in den USA bereits kommerziell für die Nachbehandlung von Herzinfarktpatienten angeboten. Zu diesem Zweck werden Stammzellen aus dem Knochenmark oder aus dem Blut des Patienten gewonnen, im Labor vermehrt und anschließend wieder dem Patienten injiziert, je nach Angebot entweder in ein Blutgefäß – in der Hoffnung, dass die Zellen von selbst den Weg zum verletzten Gewebe finden – oder per Injektion direkt ins Herz.

Die bisher erzielten Resultate sind allerdings weniger überzeugend als ursprünglich erhofft. Einer der Pioniere dieser Technik ist der Wiener Herzchirurg Alfred Kocher: Um die Jahrtausendwende experimentierte der Forscher an der New Yorker Columbia University mit Mäusen. Bei hunderten Tieren löste er künstliche Herzschädigungen aus, behandelte die erkrankten Nager anschließend mit adulten Stammzellen und konnte mit dieser Methode beträchtliche Heilungserfolge nachweisen. Kochers Mentor an der Universität, der das Verfahren zum Patent anmeldete, hat bereits ein Unternehmen gegründet, das diese Behandlung anbietet. Kocher selbst begann wenig später am Wiener AKH, das Verfahren an Menschen zu erproben. „Dabei zeigte sich, dass die Methode zwar nicht schadet, aber auch nicht immer so gut hilft wie bei den Mäusen“, erklärt Kocher.

Trotz solcher Rückschläge experimentieren immer mehr Forscher mit diesem Behandlungsprinzip, um schon bald Gewebe für beschädigte Bandscheiben und Knorpel oder sogar Ersatzteile für Augen zu züchten. Die Techniken sind offenbar schon so weit gediehen, dass auch vergleichsweise banale körperliche Gebrechen mit adulten Stammzellen behoben werden sollen. So gewinnt beispielsweise Walter Krugluger auch adulte Stammzellen aus Haarwurzeln. Ziel ist es, aus diesen Zellen weitere Haarwurzeln zu züchten, um damit Glatzen verschwinden zu lassen. Und in Deutschland ist seit Kurzem ein Verfahren zugelassen, bei dem Stammzellen aus abgesaugtem Fettgewebe gezielt vermehrt und anschließend zur Brustvergrößerung injiziert werden. „Regenerative Medizin“ nennen die Verfechter ihre rasch wachsende Medizinsparte, die sich um die Renovierung alternder Körper bemüht.

Bei all diesen Bemühungen kommen adulte Stammzellen zum Einsatz. Sind diese vielleicht die besseren Zellen? Um herauszufinden, wie viel welche Art von Zellen vermag, haben europäische Forscher einen wissenschaftlichen Wettstreit angezettelt, an dem auch der Wiener Genetiker Markus Hengstschläger beteiligt ist. Vier Forschergruppen haben sich die Rettung von Kindern mit angeborenen Nierendefekten zum Ziel gesetzt. Dazu wollen die Biomediziner Zellen züchten, die für ein halbes Jahr die Funktion der kranken Nieren erfüllen können – so lange, bis die kleinen Patienten groß genug für eine Organtransplantation sind. Während Forscher in Großbritannien dieses Ziel mit embryonalen Stammzellen verfolgen, nutzt Hengstschläger Stammzellen, die er im menschlichen Fruchtwasser entdeckt hat. Noch gibt es keine abschließenden Resultate, doch Hengstschläger sieht sich mit seinem Ansatz gut im Rennen: „Das Gewebe, das wir züchten konnten, sieht gut aus. Bis zum kommenden Jahr wollen wir herausfinden, wie gut es die Nierenfunktion übernimmt.“ Ein Vorteil seiner Methode: Die Gewinnung der Fruchtwasserzellen ist ethisch völlig unbedenklich.

Für embryonale Stammzellen gilt das nicht. Um diese Art von Zellen gewinnen zu können, müssen die Forscher befruchtete Eizellen zerstören – ein Akt, der vielen Lebensschützern amoralisch erscheint. Schließlich, so ihr Argument, hätte aus der Eizelle ja ein Mensch entstehen können.

Die einschlägige Ethikdebatte plagt die Embryonalzellforscher seit zehn Jahren. John Gearhart versuchte das Problem zu lösen, indem er eine Kooperation mit einer benachbarten Fruchtbarkeitsklinik einging. Dort fallen routinemäßig überzählige befruchtete Eizellen an, die nach erfolgreicher In-vitro-Fertilisation zerstört werden. Gearhart nutzte ausschließlich diese überzähligen Zellen für seine Forschungen – dennoch benötigte er nach Bekanntwerden seiner Arbeit im Herbst 1997 Personenschutz und gewährte Interviews nur noch im Keller seiner Universität.

Hitzige Debatte. Bis heute hat die Debatte nur wenig an Schärfe verloren. Und bis heute gelten weltweit völlig unterschiedliche gesetzliche Rahmenbedingungen für die Wissenschafter (siehe Karte auf Seite 90). Dabei können neue Resultate aus den Labors die einmal fixierten Grenzen jederzeit verschieben – oder für ihre Beibehaltung sorgen: In den USA hat Präsident George Bush kürzlich zum zweiten Mal per Veto verhindert, dass Forschungen an embryonalen Stammzellen aus nationalen Fördertöpfen unterstützt werden. Die Entdeckung der Fruchtwasserstammzellen habe seine Entscheidung mit beeinflusst, so Bush. Einzelne US-Bundesstaaten halten indessen dagegen. Kalifornien etwa pumpt über einen Zeitraum von zehn Jahren drei Milliarden Dollar speziell in diese Wissenschaftsdisziplin.

In Großbritannien wiederum läuft die Regierung den Forschern hinterher: Den Wissenschaftern ist es nämlich gelungen, aus Eizellen von Kühen die Zellkerne zu entfernen und stattdessen menschliches Erbmaterial einzusetzen. Daraufhin begann sich ein Embryo zu entwickeln, dessen Erbmaterial zu 0,1 Prozent von der Kuh stammt.

Anfang Jänner kündigte die britische Regierung ein Verbot solcher Chimären an. Die Wissenschafter protestierten lautstark. Ihr Argument: Die Chimären würden ausschließlich der Grundlagenforschung dienen und nach 14 Tagen in der Petrischale ohnehin zerstört. Durch das Verfahren würden sich überdies menschliche Eizellspenden erübrigen. Prompt verschob die Regierung das angekündigte Verbot. Nach weiteren Debatten soll es Ende Juli zu einer Entscheidung kommen. Die Forscher rechnen offenbar fix mit einer Genehmigung. Nach eigenen Angaben haben sie bereits mehr als 20 Millionen Pfund in die neue Technologie investiert.

Deutsche Forscher hingegen haben für ihre Forschung an embryonalen Stammzellen einen vergleichsweise kleinen Spielraum. Sie dürfen lediglich mit Zellen arbeiten, die vor dem 1. Jänner 2002 gewonnen und kultiviert worden sind. Dieses Material sei mittlerweile zu alt für relevante Forschungen, sagen die Wissenschafter. Im Mai gab es ein Expertenhearing in Berlin, nun warten alle auf eine Entscheidung von Kanzlerin Angela Merkel.

Wissenschafter, die mit adulten Zellen arbeiten, können sich angesichts solcher Grabenkämpfe entspannt zurücklehnen. Ethische Bedenken gegen ihre Technik gibt es keine, erste Erfolge in der Behandlung von Patienten dagegen schon. Haben sie also den Wettlauf gewonnen? Ein Urteil darüber zu fällen wäre wohl voreilig, denn in dem immer noch jungen Forschungsfeld können sich die Dinge rasch ändern, wie zwei aktuelle Meldungen aus den Forscherlabors zeigen.

Immunzellen. Anfang Juni meldeten Forscher in den USA und Japan einen überraschenden Erfolg im Bereich Embryonalzellenforschung: Ihnen war es gelungen, Hautzellen einer Maus durch eingeschleuste Viren so umzuprogrammieren, dass sie sich wie embryonale Stammzellen verhielten. Um zu beweisen, dass dies tatsächlich so ist, injizierten sie solche Zellen in befruchtete Maus-Eizellen, die dann von Leih-Mäusemüttern ausgetragen wurden. Und in der Tat ließen sich Spuren dieser Zellen in den ausgewachsenen Mäusen nachweisen. Dies könnte bedeuten, dass den Forschern in Zukunft viel mehr embryonales Gewebe zur Verfügung steht und sich damit neue therapeutische Möglichkeiten eröffnen. Denkbar wäre beispielsweise, ein Nervengewebe mit eingebautem Gendefekt zu züchten. Dieses Material könnte dann als Studienobjekt für die Entwicklung neuer Medikamente dienen.

Und Ende des Vormonats meldete der Grazer Hämatologe und Stammzellforscher Dirk Strunk Bedenken gegenüber den bereits gängigen Herztherapien mit adulten Stammzellen an. Nach seinen Forschungen sind es nämlich gar nicht Stammzellen, die für die Reparatur eines geschädigten Herzens verantwortlich sind, sondern Zellen des Immunsystems. „Damit stehen wir im Widerspruch zu den rund 7000 wissenschaftlichen Publikationen, die es zu diesem Thema bereits gibt“, sagt Strunk. Der Schluss, den der Experte aus seinen Forschungen zieht: „Bevor sich Patienten auf diese spekulativen Behandlungen einlassen, sollten sie sich zuvor nach herkömmlichen Methoden untersuchen lassen.“

Der Ausgang des Wettstreits um die beste Methode zur Erreichung selbst gesteckter Ziele ist also noch offen. Nur eines bleibt gleich: die Hoffnung, am Ende Krankheiten mit einer der neuen Techniken heilen zu können. Dem britischen Stammzellforscher Magdi Yacoub gelang es kürzlich, aus Stammzellen Herzklappen zu züchten. Gefragt, wann es voraussichtlich möglich sein werde, ein komplettes Herz nachzuzüchten, meinte der Forscher: „Wenn Sie wollen, dass ich schätze, dann würde ich sagen: in zehn Jahren.“

Von Gottfried Derka