Neue Ansätze in der Stammzelltherapie: iPSC versus adulte Stammzellen?

Die einzige derzeit nachweislich erfolgreiche Stammzelltherapie ist die Transplantation von blutbildenden Stamm- und Progenitorzellen, vor allem zur Behandlung von Leukämien, Lymphomen und ausgewählten nicht malignen Erkrankungen des Blut- und Immunsystems.

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) können aus allen Zellen von Patienten hergestellt werden, sodass sie (nach etwaiger Genkorrektur) für Erkrankungsmodelle und eine mögliche klinische Anwendung eingesetzt werden können.

Pluripotente Stammzellen sind in der Lage, sich unbegrenzt selbst zu erneuern und zu Zellen aller drei Keimblätter der Embryonalentwicklung (Endoderm, Ektoderm und Mesoderm) auszureifen. Sie können sich daher zu jeder Zellart unseres Körpers differenzieren und somit theoretisch alle mehr als 200 unterschiedlichen Zelltypen ersetzen. Der Einsatz pluripotenter Stammzellen ist daher sehr vielversprechend für die Entdeckung neuer Therapeutika und die Entwicklung neuer Behandlungskonzepte in der regenerativen Medizin.

Organspezifische adulte Stammzellen erhalten die strukturelle Integrität unseres Körpers.

Abb. 1: Unterschiedliche Konzepte der Stammzelltherapie: Welche Zellen können transplantiert werden?
Linke Seite der Abbildung: Ein Therapieansatz geht von der Verwendung von somatischen Stamm-/Progenitorzellen aus, die dem Patienten selbst oder Spendern entnommen werden können. Die Transplantation von hämatopoietischen Stamm- und Progenitorzellen (HSPC; rot) ist die einzige derzeit nachweislich erfolgreiche Stammzelltherapie. Vielversprechend für den Einsatz in der regenerativen Medizin sind verschiedene somatische = organspezifische Stammzellen (z.B. Leber- oder Darmstammzellen, Kardiomyozytenvorstufen) sowie Stroma- und Endothelzellen, die man einzeln oder auch im Zellverband als Organoide transplantieren kann.
Rechte Seite der Abbildung: Die Technologie der induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) ermöglicht es, aus Patienten entnommene Zellen (z.B. Haut oder Blut) zurück zum Zustand der Pluripotenz zu programmieren. Hierfür wird eine Kombination ausgewählter Transkriptionsfaktoren verwendet, die für die Induktion der Pluripotenz ausreichend sind: Oct3/4, Sox, Klf4 und c-Myc (oder alternativ Lin28/Nanog). iPSC können zu Zellen der drei Keimblätter der Embryonalentwicklung (Mesoderm, Endoderm und Ektoderm) ausgereift werden. Sie dienen somit als Quelle für praktisch alle Zellen unseres Körpers, z.B. Fibroblasten, Pankreas-Betazellen, Keratinozyten etc. Die so hergestellten Zellen können für mögliche Transplantationen, Medikamentenentwicklung und Erkrankungsmodelle eingesetzt werden.

Abb. 2: Erscheinungsbild von MSPC und iPSC in Zellkultur
(a) Mesenchymale Stamm-/Progenitorzellen (MSPC) besitzen in vitro eine Fibroblasten-artige Morphologie und (b) zeigen eine gleichmäßige Verteilung der Zytoskelettfilamente Aktin (grün) und Vimentin (rot). (c) Induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) wachsen typischerweise in Kolonien mit hoher Zelldichte. (d) Sowohl Aktin als auch Vimentin zeigen eine charakteristische Verteilung am Rand der Zellen bzw. der Kolonien