Neonatale Stammzellen

Definition: Was sind neonatale Stammzellen?

Als neonatale Stammzellen werden all jene Stammzellen bezeichnet, die sich aus der Nabelschnur und dem Nabelschnurblut Neugeborener gewinnen lassen. Sie gehören per Definition eigentlich zu den adulten Stammzellen. Da sie aber direkt nach der Geburt über ganz besondere Eigenschaften verfügen – sie sind sehr jung, extrem anpassungsfähig und enorm teilungsfreudig – prägten Wissenschaftler für sie eine eigenständige Unterklasse. Der Begriff „neonatal“ setzt sich zusammen aus dem griechischen Wort „neo“ für „neu“ und dem lateinischen Begriff „natalis“, was übersetzt so viel wie „zur Geburt gehörig“ bedeutet. Damit wird das kurze Zeitfenster für die Stammzellen aus der Nabelschnur betont.

 

Welche Stammzellarten finden sich im Nabelschnurblut und Nabelschnurgewebe?

Während in der Nabelschnur und damit dem Nabelschnurgewebe vor allem mesenchymale Stammzellen in großer Anzahl zu finden sind, weist das Nabelschnurblut eine hohe Konzentration an hämatopoetischen Stammzellen auf. Diese sind vor allem für die Blutbildung zuständig. Aus mesenchymalen Stammzellen entwickelt sich unter anderem das Knochen- und Bindegewebe sowie Muskeln und Knorpel. Neonatale Stammzellen sind daher multipotent, da sie sich in verschiedene Zelltypen und Gewebe ausdifferenzieren können. Anders als bei den totipotenten, embryonalen Stammzellen kann sich aus ihnen jedoch kein komplett neuer Organismus mehr entwickeln.

 

Wie werden neonatale Stammzellen gewonnen?

Die Gewinnung von neonatalen Stammzellen ist sehr einfach, allerdings nur in einem sehr kurzen Zeitfenster möglich. Ein weiterer Vorteil: Die Stammzellenentnahme geht schnell und ist bei weitem nicht so kostenintensiv wie die spätere Gewinnung von adulten Stammzellen aus dem Knochenmark oder aus der Blutbahn. Das stammzellreiche Nabelschnurblut wird unmittelbar im Anschluss an die Geburt aus der Nabelschnurvene gewonnen. Dazu punktiert der Arzt oder die Hebamme das Gefäß nach dem Abnabeln und fängt das Blut auf. Die Prozedur ist für Mutter und Kind komplett schmerzlos und mit keinerlei Risiken verbunden. Auch kann das Nabelschnurgewebe aufbewahrt werden. Die Langzeit-Lagerung von Nabelschnurblut und Nabelschnurgewebe erfolgt bei fast -200 Grad Celsius. Die dazu erforderlichen Spezialbehälter aus Edelstahl werden mit Hilfe von flüssigem Stickstoff auf Temperaturen heruntergekühlt, wo sämtliche Prozesse in den Zellen zum Erliegen kommen. Das bedeutet, dass selbst der Alterungsprozess der Stammzellen gestoppt wird. Während das Leben außerhalb des Kühltanks weitergeht und unweigerlich seine Spuren hinterlässt, bleiben die neonatalen Stammzellen jung und vital. Studien zeigten, dass der Kälteschlaf den Zellen selbst nach Jahrzehnten nichts anhaben kann und sie durch das Einfrieren keinen Schaden nehmen. Wieder aufgetaut sind sie voll funktionsfähig und übernehmen die ihnen übertragenen Aufgaben, indem sie zuverlässig Regenerations- und Reparaturmechanismen anregen.

Damit ist eingelagertes Nabelschnurblut eine umgehend zur Verfügung stehende Stammzellquelle und für Mediziner mittlerweile eine wichtige Alternative zur Knochenmarkspunktion oder Stammzellapherese, wenn ein Patient dringend eine Stammzellentransplantation benötigt.

 

Welche Bedeutung haben neonatale Stammzellen für die Medizin?

Die französische Ärztin Eliane Gluckman nutzte 1988 erstmals Nabelschnurblut-Stammzellen, um mit ihnen eine Fanconi-Anämie zu behandeln. Seit diesem medizinischen Meilenstein steigt die Anzahl der eingesetzten Nabelschnurblut-Präparate kontinuierlich. In den USA kommt bereits bei jeder 5. Stammzellentransplantation Nabelschnurblut zum Einsatz. In Japan liegt die Quote mittlerweile sogar bei fast 50 Prozent.

Die Vorteile der neonatalen Stammzellen überzeugen die Mediziner: Sie sind nicht nur schnell verfügbar, sondern auch oftmals besser verträglich. Das liegt am geringen ontogentischen Alter der Stammzellen. Dadurch sind die Stammzellen aus der Nabelschnur vitaler und differenzierungsfähiger. Außerdem weisen sie kaum Schäden auf: Viren, Medikamente oder Umweltgifte konnten ihnen noch nicht viel anhaben. Studien belegen, dass die Nabelschnurblut-Stammzellen für den Empfänger oftmals besser verträglich sind als gespendete Stammzellen aus dem Knochenmark oder dem peripheren Blut. Es kommt dadurch seltener zur gefürchteten Abstoßungsreaktion, die von Experten auch als Graft-versus-Host-Reaktion (GvHD) bezeichnet wird.

Auch wenn neonatale Stammzellen als großer Hoffnungsträger in der Regenerativen Medizin gefeiert werden, bleibt allerdings ein Problem bei der Anwendung: Die Menge des aus der Nabelschnur entnommenen Blutes schwankt stark. In einigen Fällen sind es nur 60 Milliliter. Das sind in etwa 4 Esslöffel oder etwas mehr als ein zu einem Viertel gefülltes, kleines Saftglas. In einigen wenigen Fällen gelingt sogar die Gewinnung von 200 Millilitern Blut. Das ist etwas mehr als in eine normale Kaffeetasse passt. Aus dem Nabelschnurblut kann jedoch immer nur eine begrenzte Anzahl an neonatalen Stammzellen gewonnen werden. Als Faustregel gilt aber bei allen Experten: Je mehr Blut, desto mehr Stammzellen.
Für eine erfolgreiche Transplantation ist allerdings eine bestimmte Mindestzellzahl erforderlich, die leider nicht immer erreicht wird. Dies ist mit ein Grund dafür, warum lediglich rund ein Drittel der Nabelschnurblut-Spenden am Ende tatsächlich den Weg in den Kryotank schafft.

Anfangs konnten daher nur Kinder und Patienten unter 50 Kilogramm Körpergewicht mit den neonatalen Stammzellen behandelt werden. Für andere Patienten sind zwei oder mehr geeignete Nabelschnurblut-Präparate erforderlich, wenn es nicht möglich ist, die Stammzellen im Labor entsprechend zu vermehren. In den letzten Jahren wurden auf dem Gebiet der Stammzellvermehrung bereits enorme Fortschritte gemacht, sodass neonatale Stammzellen für immer mehr Anwendungsfälle als Therapie-Option in Zukunft in Frage kommen werden.

 

Wo kommen die Stammzellen aus der Nabelschnur heute schon zum Einsatz?

Es gibt mittlerweile über 80 Indikationen, bei denen neonatale Stammzellen im Rahmen von Therapien, Studien oder Heilversuchen zum Einsatz kamen. So gehören sie heute bereits bei Blutbildungsstörungen wie Anämien oder Leukämien zur Standardtherapie. Sie können außerdem die Blutbildung nach einer Chemotherapie mit anschließender Bestrahlung im Rahmen einer Krebstherapie anregen. Dies wurde bereits bei Neuroblastomen und multiplen Myelomen erfolgreich praktiziert. Mediziner griffen auf das eigene Nabelschnurblut aber auch schon bei frühkindlichen Hirnschädigungen (Cerebralparese) oder bei der Behandlung von Immundefekten wie SCID oder dem Whiskott-Aldrich-Syndrom zurück.

Studien mit neonatalen Stammzellen wurden auch zu frühkindlichem Diabetes mellitus Typ 1 durchgeführt. Bei dieser Autoimmunerkrankung greift das eigene Immunsystem die insulinproduzierenden Betazellen des Patienten an und zerstört sie. Die Folge: Die Regulation des Blutzuckerspiegels funktioniert nicht mehr. Die Betroffenen müssen ein Leben lang Insulin per Spritze oder Insulinpumpe zuführen und eine strenge Diät einhalten. Die Forscher hoffen, dass die T-Zellen aus dem eigenen Nabelschnurblut den kleinen Patienten helfen, das aus den Fugen geratene Immunsystem in Schach zu halten und so die Zerstörung der Betazellen verhindert – zumindest aber hinausgezögert – wird. Die ersten Studienergebnisse bestätigten die Thesen, denn die jungen Probanden benötigten für längere Zeit deutlich weniger Insulin als vor der Studie. Auch gelang der Nachweis, dass der Blutzuckerspiegel nicht mehr so großen Schwankungen unterlag. Sollte sich das auch in der Langzeitbeobachtung bestätigen, würden die Patienten nicht nur ein großes Stück an Lebensqualität zurückgewinnen. Auch ließen sich somit die Risiken und Folgeschäden der Erkrankung deutlich minimieren.

Weitere Studien, die einen positiven Einfluss von neonatalen Stammzellen auf den Krankheitsverlauf bzw. die Minimierung von Schäden und Beschwerden nachweisen wollen, laufen bei einer Reihe von weiteren Krankheiten wie z. B. Rheuma, Arthrose, Herzinfarkt oder Schlaganfall.

 

» Mehr zu den Vorteilen und Nachteilen der neonatalen Stammzellen erfahren Sie hier.