Erfolgreichere Transplantation von Blutstammzellen dank Hemmung des Zelltods

Transplantation hämatopoetischer Stammzellen sicherer durch Apoptosehemmung

Am Universitätsklinikum Freiburg entdeckten Forscher, wie sich bei einer Stammzelltransplantation von Blutstammzellen die Erfolgschancen erhöhen lassen. Wird bei den gespendeten hämatopoetischen Stammzellen zeitweise der natürliche Zelltod gehemmt, so steigen die Chancen auf ein Anwachsen der Spenderzellen beim Empfänger. Die Studie wurde jüngst im Fachmagazin „Journal of Experimental Medicine“ veröffentlicht.

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Eine Stammzelltransplantation setzt die gespendeten Stammzellen enormen Stress aus. Viele der für die Blutbildung dringend benötigten hämatopoetischen Spender-Stammzellen schaffen es jedoch nicht, im Knochenmark anzuwachsen, denn sie sterben vorher stressbedingt ab. Wird jedoch die Fähigkeit zum kontrollierten Zelltod kurzzeitig unterbunden, so wird die Apoptose der Stammzellen verhindert. Somit finden mehr Stammzellen den Weg in die Stammzellnische Knochenmark. Die Hämatopoese kann früher neu starten. Diese besondere Behandlung der Stammzellen erhöht die Sicherheit und den Erfolg der Stammzellentransplantation signifikant.

 

Zeitlich befristete Apoptosehemmung steigert nicht das Leukämierisiko

Für ihre Studie blockierten die Freiburger Stammzellenforscher bei den Maus-Stammzellen die Fähigkeit zur Apoptose – also dem kontrollierten Zelltod. Wurden diese manipulierten Zellen im Anschluss übertragen, wuchsen nachweislich mehr hämatopoetische Stammzellen im Knochenmark an. Die effiziente Blutbildung konnte schneller beginnen.

Da die Forscher die Mäuse-Stammzellen so manipulierten, dass die Apoptosehemmung nur zeitlich befristet war, stieg das Leukämierisiko, also die Gefahr einer krankhaften Vermehrung der Blutstammzellen, nicht an. Wenn die neue Methode auch auf humane Stammzellen übertragbar wäre, so würden nicht nur Leukämiepatienten, sondern alle Patienten mit Erkrankungen des blutbildenden Systems davon enorm profitieren. Für eine Transplantation wären dann deutlich weniger Stammzellen als bisher erforderlich. Das Vorgehen würde nicht nur die Aussichten auf eine erfolgreiche Transplantation erhöhen, sondern auch die möglichen Nebenwirkungen reduzieren.

 

Stehen Medizinern in Zukunft mehr Nabelschnurblut-Präparate zur Verfügung?

Es stünden womöglich auch generell mehr Stammzelldepots aus Nabelschnurblut zur Verfügung. Bereits heute haben frischgebackene Eltern die Möglichkeit, das Nabelschnurblut des Nachwuchses für die Allgemeinheit zu spenden. Jedoch werden längst nicht alle bei den öffentlichen Nabelschnurblutbanken gespendeten Nabelschnurblute aufbewahrt. Viele schaffen es nicht, denn für den medizinischen Einsatz müssen die Nabelschnurblut-Präparate eine Mindestanzahl an Stammzellen aufweisen. Die Zellzahl geht jedoch einher mit der gewonnenen Menge an Nabelschnurblut bei der Punktion der Nabelvene. Im Schnitt werden 60 bis 200 Milliliter Nabelschnurblut aufgefangen. Werden weniger Stammzellen für eine Transplantation benötigt, muss seltener gespendetes Nabelschnurblut verworfen werden. Damit stünden mehr Nabelschnurblut-Präparate bereit, auf deren Einsatz Betroffene hoffen könnten.

Außerdem belegen Studien, dass es bei der Transplantation von Nabelschnurblut-Präparaten seltener zu den gefürchteten Abwehrreaktionen wie der Graft-versus-Host-Disease (GvHD) kommt.

 

Stammzellentherapie zur Behandlung von Blutbildungsstörungen seit Jahrzehnten etabliert

Die Freiburger Ergebnisse zeigen, dass das zeitweise Hemmen der Fähigkeit zum Zelltod bei Stammzellen die Überlebensfähigkeit der Vorläuferzellen steigert und nebenbei keine negativen Effekte auftreten. Damit ließen sich Stammzelltransplantationen einerseits erfolgreicher und andererseits auch sicherer machen.

Die hämatopoetischen Stammzellen sind für die korrekte Blutbildung zuständig und damit auch für das Immunsystem, denn aus ihnen entstehen nicht nur rote Blutkörperchen (Erythrozyten) und Blutplättchen (Thrombozyten), sondern auch Granulozyten und Makrophagen, die zu den weißen Blutkörperchen (Leukozyten) zählen. Seit vielen Jahrzehnten werden mit den Blutstammzellen Blutbildungsstörungen wie therapieresistente Leukämien aber auch Immundefekte oder Anämien wie die Sichelzellanämie behandelt. Dafür werden gesunde Stammzellen von einem Spender mit sehr ähnlichen Gewebemerkmalen genutzt und dem Patienten übertragen. Kommt es zu einer erfolgreichen Etablierung der Spenderstammzellen im Knochenmark, starten sie wenige Tage nach dem Anwachsen mit der Produktion gesunder Blutzellen.

 

Steuerung des Zelltodes bei Stress übernehmen die Proteine BIM und BMF

Für die Stammzellen ist der komplette Transplantationsprozess sehr anstrengend und viele sterben durch den Stress ab, bevor es ihnen gelingt, im Knochenmark anzuwachsen. Die vermehrte Apoptose hatte bislang oftmals eine stark verzögerte Bildung von gesunden Blutzellen zur Folge oder das erhoffte Ergebnis sogar ganz verzögert. Für den Patienten konnte dies gravierende Folgen haben, wenn nur wenige Spenderzellen gewonnen wurden.

Bei Stress sterben die Zellen in einem geordneten Prozess ab, den Fachleute Apoptose bezeichnen. Die zwei Proteine BIM und BMF steuern die durch den Transplantationsstress ausgelöste Apoptose. Eine dauerhafte Blockade der beiden Proteine erhöht zwar die Chancen auf eine erfolgreiche Stammzelltransplantation, ist allerdings nicht gewünscht, denn die so erzwungene Unsterblichkeit der Zellen erhöht auch das Risiko für Krebs- und Autoimmunerkrankungen. Die Freiburger Forscher können jetzt die Prozesse allerdings so steuern, dass der programmierte Zelltod nur noch zeitweise verhindert wird.

Für ihre Untersuchungen isolierte das Forscherteam hämatopoetische Stammzellen aus dem Knochenmark von Mäusen. In die Vorläuferzellen wurde ein Gen eingeschleust, dass die Stammzellen dazu befähigte, für circa sieben bis neun Tage das Protein BCL-XL herzustellen. BCL-XL ist in der Lage, die Proteine BIM und BMF zu blockieren. Dadurch wird der Zelltod verhindert.

 

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