12. Mai 2016

Haut, Herz, Hirn – Reprogrammierung ohne Gentransfer

Forscher fanden einen Cocktail von Wirkstoffen, der Hautzellen ohne Umweg in Herz- oder Hirngewebe verwandelt. In Zukunft könnten so Krankheiten wie Herzinfarkt und Parkinson mit Zellen behandelt werden, die direkt im menschlichen Körper entstehen.

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Nervenzellen, die aus der Umprogrammierung von Hautzellen enstanden sind. Quelle: M. Zhang, Gladstone Institute

Hilfe zur Selbsthilfe, eine medizinische Utopie: Nach einem Herzinfarkt bildet sich Narbengewebe, die Pumpleistung sinkt dramatisch und der Patient steht kurz vor dem Tod. Ärzte spritzen einen Cocktail von Wirkstoffen, der die Narben in funktionstüchtige Herzzellen umwandelt – das Herz heilt sich selbst und der Patienten überlebt.

So könnte die Zelltherapie der Zukunft aussehen.

Eine Utopie, wie gesagt, aber im kalifornischen Gladstone Institut ist man ihr ein gutes Stück näher gekommen. Forscher um den Chemiker Sheng Ding testeten knapp 90 pharmakologische Wirkstoffe, von denen bekannt war, dass sie Signalprozesse innerhalb von Zellen verändern. Nach etlichen Versuchen fanden die Forscher zwei Cocktails aus jeweils neun Substanzen, die die Identität von Zellen veränderten: Fibroblasten aus der Haut wurden direkt zu Herzmuskelzellen oder zu Stammzellen des Nervensystems

Direkte Reprogrammierung statt iPS-Zellen

Dieser Ansatz nennt sich direkte Reprogrammierung und wurde erstmals im Jahr 2010 angewendet. Die Methode gleicht der Herstellung von iPS-Zellen, mit einem entscheidenden Unterschied – es entstehen keine pluripotenten Stammzellen, auch nicht als Zwischenschritt. Das ist von Vorteil, wenn die Sicherheit von Patienten auf dem Spiel steht. Pluripotente Stammzellen können sich in Krebs verwandeln, während differenzierte Gewebezellen, wie sie bei der der direkten Reprogrammierung entstehen, als deutlich gutmütiger gelten.

Herzinfarkt, Parkinson, Alzheimer

Doch bislang erforderte auch die direkte Reprogrammierung den Transfer von Genen, die potentiell Krebs auslösen können. Diese direkt in den Patienten zu spritzen, bleibt undenkbar. Die Cocktails von Sheng Ding hingegen bestehen nur aus kleinen Molekülen, die Ärzte zielgenau und kontrolliert applizieren können. Zumindest in der Theorie ist die Gefährdung der Patienten so gering, dass eine Anwendung im menschlichen Körper vertretbar wäre. Und die Kosten blieben – verglichen mit den teuren Stammzelltherapien – vermutlich in einem vertretbaren Rahmen.

Den Forschern schwebt eine ganze Reihe von neuen Therapien vor. Patienten mit Herzinfarkt können heute froh sein, wenn sie ihr aktuelle Zustand stabil bleibt – mir der direkten Reprogrammierung könnten sie auf substantielle Verbesserungen hoffen. Dazu kommen neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer, für die es heute so gut wie keine wirksame Behandlung gibt.

Langfristige Perspektive

Von einem Einsatz in der Medizin ist man allerdings noch sehr weit entfernt. Auch wenn die ersten Versuche im Labor hoffnungsvoll aussehen, haben die Forscher noch nicht einmal das Stadium von Tierversuchen erreicht. Bis an erste Tests am Menschen zu denken ist, werden noch Jahre oder gar Jahrzehnte vergehen.

Trotz aller Unwägbarkeiten – diese Option ist vielversprechend. Sie überwindet viele Nachteile der Stammzelltherapien, ohne dass dabei die Vorteile verloren gehen. Die Stammzellmedizin der Zukunft wird wohl aus einer Mischung unterschiedlicher Methode bestehen, und die direkte Reprogrammierung könnte zu den attraktivsten gehören.

Quellen:
Zhang et al., Cell Stem Cell, Mai 2016: Pharmacological Reprogramming of Fibroblasts into Neural Stem Cells by Signaling-Directed Transcriptional Activation

Cao et al., Science, Mai 2016: Conversion of human fibroblasts into functional cardiomyocytes by small molecules

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