Mesenchymale Stammzellen

Definition: Was sind mesenchymale Stammzellen?

Mesenchymale Stammzellen (MSC = mesenchymal stem cells) haben im Körper eine ganz genau definierte Funktion: Sie sind für die Erhaltung und Reparatur des „Stützapparates“ zuständig. Dazu zählen nicht nur das Bindegewebe und die Muskeln sondern auch Knochen, Knorpel und Sehnen.

Der Name leitet sich von einem Gewebe ab, das während der Embryonalentwicklung entsteht – dem Mesenchym. Das Wort selbst stammt aus dem Griechischen und bedeutet in der Übersetzung so viel wie „Mittenhineingegossenes“. Das Mesenchym entwickelt sich im Embryo in der dritten Schwangerschaftswoche. Es besteht aus sternförmig, verzweigten Zellen, die als mesenchymale Urstammzellen gelten. Aus ihnen entsteht nicht nur das Bindegewebe oder Knochen, sondern weitere Gewebe wie der Herzmuskel, die Niere aber auch Blut- und Lymphgefäße.

 

Mesenchymale Stammzellen: Beinahe Allrounder

Mesenchymale Stammzellen gibt es im Körper auch in adulter Form nach der Geburt. Wissenschaftler und Mediziner können sie heute aus vielen Gewebearten isolieren. Doch nicht jedes Gewebe enthält eine gleich hohe Konzentration der Wunderzellen, sodass die Gewinnung in ausreichender Menge noch immer schwierig ist. Beispielsweise müsste bei Herz- oder Lebergewebe sehr viel Gewebe entnommen werden, um eine therapeutisch-ausreichende Menge an mesenchymalen Stammzellen zu gewinnen. Doch dies würde unweigerlich mit der bewussten Zerstörung des jeweiligen Organs einhergehen und das kann nicht Ziel der medizinischen Therapie sein.

Die Eigenschaft der Multipotenz macht mesenchymale Stammzellen für die Forschung so interessant, denn sie sind noch immer in der Lage, sich in verschiedene Gewebe auszudifferenzieren. Erste Forschungsstudien konnten belegen, dass sich die mesenchymalen Stammzellen nicht nur in das Skelett-Gewebe entwickeln können, sondern auch das Potenzial für Herzzellen, Leberzellen und Fettzellen besitzen. Möglicherweise ist sogar eine Ausdifferenzierung in Nervenzellen möglich. Doch hier müssen noch weitere Studien die bisherigen Erkenntnisse bestätigen.

 

Anwendung von mesenchymalen Stammzellen in der Medizin

Bei der Leukämie-Therapie ist die Transplantation von hämatopoetischen Stammzellen, also „Blutstammzellen“, längst Routine. Für Forscher ist daher das langfristige Ziel bei den mesenchymlaen Stammzellen längst abgesteckt: MSCs sollen später bei Arthrose, Rheuma oder schweren Verbrennungen zum Einsatz kommen und zur standardisierten Therapie werden.

Ein mögliches Einsatzgebiet für die mesenchymalen Stammzellen sind die degenerativen Erkrankungen von Knochen und Knorpeln. Normalerweise sorgen gesunde Knorpel dafür, dass es „nicht knirscht“: sich Gelenke also schmerzfrei bewegen können. Werden die Gelenke überstrapaziert, so verschleißen sie. Dabei versagen einfach die Selbstheilungskräfte. Die Folge sind Schmerzen und Immobilität. Fachleute sprechen dann von einer Arthrose. Sie kann in der Schulter genauso auftreten wie im Knie, am Ellenbogen oder an der Hüfte. Heute besteht die einzige Aussicht auf ein halbwegs schmerzfreies Leben im Einsetzen eines künstlichen Gelenks. Doch auch diese künstlichen Gelenke halten nicht ewig. Die Gefahren der Operation durch Infektionen und dem versehentlichen Durchtrennen von Nerven können ebenso nicht wegdiskutiert werden. Doch welche Wahl haben die Patienten?

In Deutschland erhalten jährlich rund 400.000 Menschen eine sogenannte Endoprothese. Spitzenreiter unter den künstlichen Prothesen ist dabei mit 210.000 Eingriffen jährlich das Hüftgelenk, gefolgt vom Kniegelenk, bei dem 165.000 Knieprothesen eingesetzt werden. Die mesenchymalen Stammzellen versprechen hier eine natürliche Regeneration und damit einen Erhalt des eigenen Gelenks. Klinische Studien untersuchen derzeit bereits, ob eine Injektion von mesenchymalen Stammzellen in den geschädigten Knorpel, die Regeneration anregen und Reparaturprozesse in Gang setzen kann. Klappt dies, könnte auch Millionen von Bandscheiben-Geplagten geholfen werden.

Experten sehen für mesenchymale Stammzellen noch weitere Einsatzmöglichkeiten. Sie können bei der Therapie von Herzkrankheiten und Herzinfarkten zur Anwendung kommen. In Tierversuchen haben Wissenschaftler herausgefunden, dass die MSCs die Bildung neuer Blutgefäße anregen. Gerade bei einem Herzinfarkt werden Blutgefäße durch den Verschluss zerstört. Für die Regeneration des Patienten muss sich das Blut neue Wege suchen. Neu entstehende Blutgefäße kämen da gerade recht.

Erforscht wird außerdem, ob sich mesenchymale Stammzellen positiv auf Entzündungsprozesse auswirken, indem sie die Vermehrung ganz bestimmter Immunzellen verlangsamen. Damit könnten sie bei verschiedenen Autoimmunkrankheiten zur Anwendung kommen, aber auch eine Abstoßungsreaktion bei Organtransplantationen verhindern.

 

Quellen für mesenchymale Stammzellen

Mesenchymale Stammzellen kommen ebenfalls im Knochenmark vor – allerdings ist ihre Anzahl bei Weitem nicht so groß wie die der hämatopoetischen Stammzellen. Nur zehn Promille bis ein Prozent der Knochenmarkszellen sind MSCs. Genau diese Gruppe zu isolieren, ist mit viel Aufwand verbunden. Und selbst wenn die Isolierung gelingt, sind die ganz genauen Eigenschaften der einzelnen Zellen noch immer nicht bekannt. Einige mesenchymale Stammzellen sind möglicherweise schon festgelegter als andere. Sie können sich nur noch zu Fettzellen oder Knochenzellen ausdifferenzieren, aber möglicherweise nicht mehr selbst erneuern. Die Wissenschaftler finden aber besonders jene Zellen spannend, die sowohl das volle Regenerations- als auch Differenzierungspotenzial haben. Wie man zielgerichtet diese „Wunschzellen“ isolieren kann, wird derzeit noch erforscht.

 

Mesenchymale Stammzellen im Nabelschnurblut und Nabelschnurgewebe

Ähnlich wie Knochenmark enthält auch Nabelschnurblut diese Wunderzellen. Besonders viele mesenchymale Stammzellen finden sich im Nabelschnurgewebe, das mittlerweile ebenso aufbewahrt werden kann – der Kryokonservierung sei Dank. Damit steht unmittelbar nach der Geburt eine einmalige Quelle für mesenchymale Stammzellen bereit, die notfalls ein Leben lang für zellbasierte Therapien „angezapft“ werden könnte. Die Nabelschnur-Stammzellen weisen darüber hinaus noch die ganz besonderen Eigenschaften der neonatalen Stammzellen auf.

Für das Einfrieren trennen Arzt oder Hebamme nach dem Abnabeln ein möglichst großes Stück der Nabelschnur von der Nachgeburt oberhalb der Plazenta und Fruchtblase ab. Entsprechend steril verpackt, macht sich das Paket auf ins Reinraumlabor, wo die aufwändige Aufbereitung für das Einfrieren erfolgt.