Embryonale Stammzellen

Definition: Was sind embryonale Stammzellen?

Der Begriff der embryonalen Stammzellen folgt der Klassifizierung nach dem ontogenetischen Alter und damit der Frage: Wann hat sich die Stammzelle bei der Menschwerdung entwickelt? Hierbei grenzt man die embryonalen Stammzellen von den fetalen sowie den adulten Stammzellen ab.

Per Definition handelt es sich bei embryonalen Stammzellen, um ganz besondere Stammzellen, die nur in einem kurzen Zeitfenster während der Entwicklung des Embryos vorkommen.

Um die Besonderheiten dieser Stammzellenart zu erklären und zu verstehen, muss man auf die Potenz hinweisen. Unter Potenz versteht man hierbei die Fähigkeit von Stammzellen, sich in unterschiedliches Gewebe auszudiffferenzieren. Fachleute unterscheiden zwischen totipotenten, pluripotenten, multipotenten, oligopotenten und unipotenten Stammzellen.

 

Embryonale Stammzellen: Alles eine Frage der Potenz

Bei embryonalen Stammzellen handelt es sich in der ersten Phase um totipotente Stammzellen. Sie sind die „Universalgenies“ unter den Stammzellen, denn sie können sich in alle Gewebe- und Zellarten ausdifferenzieren. Aus ihnen entwickelt sich wirklich ein kompletter, lebensfähiger Organismus. Allerdings existiert diese Form der embryonalen Stammzellen nur in einem recht engen Zeitfenster während der Embryonalentwicklung. Dieser Zeitraum beginnt mit der Befruchtung, wenn Eizelle und Samenzelle miteinander verschmelzen. Es entsteht dann die ebenfalls einzellige Zygote. Aus ihr entwickelt sich innerhalb von vier bis sechs Tagen durch mehrere Teilungsschritte zunächst die Morula und später die Blastozyste. Die totipotenten Stammzellen existieren bis hin zur Morula. Dieser Zellhaufen aus 16 bis 32 Zellen verdankt seinen Namen übrigens seiner Form. Er erinnert an eine Maulbeere. Die Morula beginnt bei ihrer Entwicklung hin zur Blastozyste, sich in eine innere und eine äußere Zellschicht aufzuteilen. Die äußere Schicht bildet dabei den sogenannten Trophoblast. Aus ihm entwickelt sich in der nächsten Zeit die Fruchtblase und die Plazenta. Aus der inneren Zellschicht bildet sich der Embryoblast und damit der zukünftige, kleine Erdenbürger, der nach neun Monaten das Licht der Welt erblickt.

Ab dem Blastozysten-Stadium existieren keine totipotenten, embryonalen Stammzellen mehr. Die Stammzellen sind dann nur noch pluripotent. Sie sind noch immer in der Lage, sich zu ganz verschiedenen Gewebearten auszudifferenzieren wie z. B. Nervenzellen, Knorpelzellen oder Muskelzellen. Allerdings kann aus den pluripotenten, embryonalen Stammzellen kein eigenständiger, kompletter Organismus mehr hervorgehen.

Embryonale Stammzellen sind sehr teilungsfreudig und vermehren sich schnell. Diese besondere Eigenschaft macht sie für die Forschung hochgradig interessant. An ihnen lassen sich die verschiedenen Entwicklungsprozesse im Detail studieren. Sind diese Grundlagen verstanden, so versuchen die Wissenschaftler die Besonderheiten der embryonalen Stammzellen gezielt zu nutzen. Das Tissue Engineering hofft beispielsweise darauf, bestimmte Gewebe, ja sogar komplette Organe zu erschaffen. Es verwundert daher nicht, dass den embryonalen Stammzellen ein großes Potenzial als Therapieoption bei vielen Krankheiten nachgesagt wird – allen voran der neurodegenerativen Erkrankungen wie Demenz, Parkinson, Amyothrophe Lateralsklerose (ALS) oder Chorea Huntington.

 

Lösung des ethischen Dilemmas der Stammzellgewinnung dringend erforderlich

Trotz aller positiven Eigenschaften sind embryonale Stammzellen hoch umstritten. Die Art ihrer Gewinnung ist ethisch kaum vertretbar. Um an embryonale Stammzellen zu kommen, muss eine Blastozyste und damit ein Embryo gezielt zerstört werden. Das ist nur möglich, wenn im Reagenzglas ein Embryo ausschließlich für diesen Zweck erschaffen wird. In Deutschland schützt das Embryonenschutzgesetz das menschliche Leben vor diesem Zugriff. In anderen Ländern dagegen forscht man jedoch an humanen, embryonalen Stammzellen, die aus zuvor geklonten und unbefruchteten Eizellen erschaffen werden. Das dazu erforderliche Verfahren wird als Jungfernzeugung (Parthenogenese) bezeichnet.

Für konkrete Anwendungen sind embryonale Stammzellen deswegen so interessant, weil sie außergewöhnlich jung sind. Das heißt, sie sind noch nicht gealtert und sie sind enorm teilungsfreudig. All dies sorgt dafür, dass die Forschung schwerlich auf diese Stammzellenart verzichten kann. Daher arbeiten Wissenschaftler an anderen Gewinnungsverfahren, die den Embryo nicht schädigen. Doch bis diese Verfahren in den erforderlichen Größenordnungen zur Verfügung stehen, werden noch Jahre vergehen. Mit den induzierten, pluripotenten Stammzellen steht darüber hinaus eine Stammzellquelle zur Verfügung, die ähnliche Eigenschaften aufweist, bei der es aber keine ethischen Konflikte gibt.

 

Anwendung embryonaler Stammzellen: Medizinischer Einsatz ist keine ferne Science-Fiction

Wie bereits angedeutet, möchte die Regenerative Medizin aus den embryonalen Stammzellen neues Gewebe züchten. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf jenem Gewebe, das wenig bis gar kein eigenes Regenerationsvermögen besitzt. Nervengewebe ist beispielsweise so ein „komplizierter Fall“. Damit gibt es für embryonale Stammzellen ein großes Einsatzpotenzial zum Beispiel bei Querschnittslähmungen oder Multipler Sklerose. Bis vor wenigen Jahrzehnten wussten Forscher übrigens noch nicht einmal, dass überhaupt neuronale Stammzellen im Körper von Erwachsenen existieren. Es galt daher lange Zeit die These: „Nervenzellen im Gehirn können sich nicht regenerieren. Was daher verloren ist, bleibt verloren.“

Doch trotz aller unbestreitbaren Vorteile, embryonale Stammzellen sind keineswegs ein Allheilmittel. Sie besitzen neben vielen Vorteilen auch etliche Nachteile, die in der öffentlichen Diskussion nicht verschwiegen werden dürfen. Ihr schnelles, aber teilweise unkontrolliertes Wachstum erhöht theoretisch das Krebsrisiko. Zwar konnten erste, klinische Studien diese Befürchtungen nicht bestätigen, aber die Gefahr lässt sich bislang nicht komplett ausräumen. Ein erhöhtes Tumorrisiko besteht jedenfalls so lange, wie sich die embryonalen Stammzellen im Körper des Empfängers befinden. Da sie beinahe unsterblich sind, wäre dies ein Leben lang. Die Wirksamkeit und Ungefährlichkeit der Stammzellentherapie mit embryonalen Stammzellen müssen zunächst umfassende Studien nachweisen. Erste, durchaus positive Ergebnisse gibt es derzeit schon bei einer Stammzellentherapie für die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) aber auch zur Behandlung von schweren Rückenmarksverletzungen.

 

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