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Spülen von Stammzellen, um die Therapie sicherer zu machen
Ein klebriges Problem, das die therapeutische Verwendung von aus adulten Geweben biotechnologisch hergestellten Stammzellen (induzierte pluripotente Stammzellen oder iPS-Zellen) zurückhält, ist das Risiko, dass noch vorhandene undifferenzierte Stammzellen nach der Transplantation in den Patienten verbleiben und Tumore bilden. Während also die iPS-Stammzelltherapie wirksam sein kann, solange dieses Problem besteht, ist sie unsicher. Nun haben Forscher der Mayo Clinic in den USA vielleicht eine Lösung gefunden: In einer online veröffentlichten Studie zeigen sie, wie sie die tumorbildenden Zellen durch Schädigung ihrer DNA gereinigt oder selektiv abgetötet haben.
Die Studie erscheint in einer 27. September Ausgabe der Zeitschrift Stammzellen Translationale Medizin.
iPS-Zellen haben ähnliche Eigenschaften wie embryonale Stammzellen, die "Master-Zellen" mit einer unbegrenzten Kapazität zur Differenzierung in jede Art von Gewebe im Körper, wie Gehirn, Lunge, Haut, Herz und Leber. Daher ist ihr Potenzial in der regenerativen Medizin, wo geschädigtes oder krankes Gewebe repariert oder durch neues Gewebe ersetzt werden kann, enorm, wie Seniorautor Timothy Nelson in einer Pressemitteilung erklärt:
"Pluripotente Stammzellen sind vielversprechend auf dem Gebiet der regenerativen Medizin; das Risiko eines unkontrollierten Zellwachstums wird jedoch weiterhin ihre Verwendung als therapeutische Behandlung verhindern."
Nelson ist Assistenzprofessor für Medizin und Pharmakologie und arbeitet in der Abteilung für Allgemeine Innere Medizin und im Transplantationszentrum des Mayo.
Die Idee der Verwendung von iPS-Zellen besteht darin, dass Ärzte in der Lage sind, etwas erwachsenes Gewebe, beispielsweise Hautzellen, von dem Patienten, der die Behandlung benötigt, zu entnehmen und dann die Zellen aus diesem Gewebe in iPS-Zellen umzuwandeln.
Dann werden diese iPS-Zellen dazu gebracht, sich in den Zieltyp der Zelle, beispielsweise Lungenzellen, zu verwandeln. Durch das Coaxing werden die iPS-Zellen zum Zielgewebetyp (differenzieren sich).
Aber die gegenwärtigen Wege, dies zu tun, lassen einige iPS-Zellen undifferenziert, so dass sie zusammen mit den differenzierten Zellen in den Patienten transplantiert werden, was das Risiko birgt, dass sie sich selbst unkontrolliert differenzieren und Tumore bilden.
Für ihre Studie verwendeten Nelson und Kollegen Labormäuse, um zu zeigen, dass die Vorbehandlung von iPS-Zellen mit einem Chemotherapeutikum selektiv die DNA der Stammzellen schädigt und diese abtötet, so dass sie nicht unkontrolliert wachsen und Tumore bilden können. Die Chemotherapie tötet die iPS-Zellen durch Auslösen von Zellselbstmord oder ApoptoseDies ist eine natürliche Reaktion auf DNA-Schäden.
Die Forscher fanden auch heraus, dass Stammzellen empfindlicher auf diese Behandlung reagieren:
"Im Vergleich zu somatischen Zelltypen zeigten embryonale Stammzellen und induzierte pluripotente Stammzellen eine Überempfindlichkeit gegen apoptotische Induktion durch genotoxische Substanzen."
Die Chemotherapie beeinflusst die gesunden Zellen nichtsagt Nelson.
Das Team ist der Ansicht, dass seine Entdeckung dazu beitragen könnte, eine Strategie zu entwickeln, um Stammzellentherapien für Patienten sicherer zu machen und gleichzeitig deren Wirksamkeit zu erhalten. Dies würde die Barriere für die Verwendung von iPS-Zellen in der Klinik beseitigen.
"Insgesamt nutzt diese Studie eine hypersensitive apoptotische Reaktion auf DNA-Schäden in pluripotenten Stammzellen, um das Risiko eines fehlregulierten Wachstums zu verringern und das Sicherheitsprofil von transplantierten, biotechnologisch hergestellten Vorläuferzellen zu erhöhen", schreiben sie.
Dies ist ein wichtiger Schritt, weil Immer mehr Studien zeigen, dass Stammzellen noch vielseitiger sein können als zunächst gedacht: Erweiterung ihres Potenzials, Patienten mit einer größeren Vielfalt an Krankheiten, Verletzungen und Geburtsfehlern zu helfen.
Forscher der Mayo Clinic arbeiten intensiv an der Entwicklung der regenerativen Medizin unter Verwendung von Stammzellen, wie Studien-Co-Autor Andre Terzic, Direktor des Zentrums für Regenerative Medizin an der Klinik erklärt:
"Indem wir das Potenzial der regenerativen Medizin nutzen, können wir den Patienten definitivere Lösungen anbieten."
Geschrieben von Catharine Paddock
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