Mit Stammzellen gegen Hautkrebs

Gezüchtete Hautstammzellen sollen im Kampf gegen Hautkrebs helfen

Bevor neue Medikamente gegen Hautkrebs auf den Markt kommen können, müssen diese aufwändig an der Haut von Tieren getestet werden. Dagegen gehen Tierschützer zu Recht auf die Barrikaden und auch die Forscher würden sehr gern das Tierleid lieber heute als morgen beenden. Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Köln gelang nun das Züchten von murinen Hautstammzellen in der Petrischale. Diese kultivierten Mäuse-Hautstammzellen haben das Potential, dass in Zukunft auf einen Großteil der Tierversuche verzichtet werden könnte.

© Fermi / pixabay.com

Der Mensch muss sich wohlfühlen in seiner Haut. Dies ist nur möglich, wenn die Haut gesund ist und alle ihr zugedachten Aufgaben übernehmen kann. Hautstammzellen helfen dabei, dass ich die Haut selbst erneuert bzw. bei Verletzungen schneller zusammenwächst. Kommt es hier zu Fehlern in den Prozessen, kann Hautkrebs entstehen.

 

Hautstammzellen übernehmen Erneuerungs- und Reparaturprozesse

In der Haut gibt es Stammzellen, denn schließlich müssen Wunden zusammenwachsen und auch ausgefallene Haare ersetzt werden. Dafür sind die Haarfollikel-Stammzellen zuständig. Sie sitzen unter der Haut an den Haarwurzeln und sind in der Lage, sich in unterschiedliche Typen von Hautzellen auszudifferenzieren. Kommt es hier zu einer Fehlsteuerung der Hautstammzellen, so kann Hautkrebs entstehen.

Die Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut möchten langfristig eine Methode entwickeln, um die Entstehung von Hautkrebs aus Haarfollikel-Stammzellen untersuchen zu können. Dafür benötigen die Kölner Forscher vor allem eins: Hautstammzellen. Bisher nutzen sie hierfür die Zellen von sogenannten Modellorganismen wie z. B. Mäusen. Für ihre Studien bräuchten die Wissenschaftler sehr viele Versuchstiere. Zusätzlich kostet das Heranwachsen der Tiere enorm viel Zeit. Deswegen wurde intensiv an einer Alternative geforscht. Diese steht jetzt bereit: Hautstammzellen wachsen nun in der Petrischale. Das bringt einen weiteren Vorteil für die Wissenschaftler mit sich. Das erforderliche Gewebematerial muss nicht jedes Mal neu aus Hautbiopsien gewonnen werden.

Doch trotz aller Euphorie sind die Forscher noch vorsichtig. Sie geben zu bedenken, dass die neue Methode nicht alle Tierversuche auf dem Gebiet wird ersetzen können, denn die Spezialisten wissen, dass sich Zellkulturen nie ganz exakt so wie echtes Gewebe verhalten. Um mehr Aussagekraft für ihre Erkenntnisse zu erlangen, müssen die Wissenschaftler daher zunächst alle Ergebnisse, die sie mit den Hautstammzellen aus der Petrischale erzielten, an echten Geweben und damit an Hautbiopsien validieren. Erst dann wird sich die Verlässlichkeit des neuen Modells beweisen.

 

Bis zu den murinen Hautstammzellen in der Petrischale war es ein weiter Weg

Um an die Haarfollikel-Stammzellen in der Petrischale zu gelangen, müssen ganz am Anfang einer Maus Hautzellen entnommen werden. Diese werden im nächsten Schritt in ein dreidimensionales Protein-Gel eingebracht. Bei den Proteinen handelt es sich um die gleichen Eiweiße, wie sie auch in natürlicher Haut vorkommen. In einem weiteren Zwischenschritt geben die Forscher Wachstumsfaktoren und Botenstoffe hinzu, um einerseits das Stammzellen-Wachstum anzuregen und andererseits das Überleben der Zellen zu regulieren.

In der so entstandenen Umgebung können es die Stammzellen in der Petrischale für längere Zeit aushalten. Das Erreichen dieses Meilensteins war nur möglich durch frühere Forschungsarbeiten. So wussten die Forscher, dass die Beschaffenheit des Stützgels, indem die Stammzellen wachsen, eine wesentliche Rolle spielt. Die Steifheit des Gels und die drei dreidimensionale Geometrie des Gerüstes sind entscheidende Faktoren. Nur wenn alles stimmt, haben die Stammzellen eine Überlebenschance.

 

Im Modell können einzelne Aspekte der Entstehung von Hautkrebs untersucht werden

Darüberhinaus konnten die Kölner Spezialisten ebenfalls zeigen, dass sich so sogar ausdifferenzierte Zellen in Stammzellen zurückprogrammieren lassen. Damit ist es möglich, in der Petrischale die Hauteigenschaften nachzubilden, um daran die Auswirkungen von UV-Strahlung zu untersuchen.  Bislang mussten lebende Mäuse den UV-Strahlen ausgesetzt werden.

Die neue Methode, Hautstammzellen in der Petrischale zu züchten, kann sich als sehr nützlich erweisen, um neue Therapien gegen das Altern oder den Krebs zu finden. Bei Krebs jedoch lassen sich nur einzelne Aspekte der Entstehung der Krankheit invitro untersuchen. Denn Krebs entwickelt sich durch ein sehr komplexes Zusammenspiel zwischen verschiedenen Geweben, Zelltypen und unterschiedlichen Umwelteinflüssen. Hier lassen sich nicht alle Interaktionen in der Petrischale abbilden. In Zukunft werden dafür noch immer Tierversuche erforderlich sein.

 

Weitere Anwendungsfelder für die Haarfollikel-Stammzellen in Sicht

Doch das nächste Etappenziel haben die Forscher vom Max-Planck-Institut bereits vor Augen. Sie möchten ihre Methode auch für menschliche Zellen anpassen. Für das Tissue Engineering, einem Teilbereich der Regenerativen Medizin, stünden neue Optionen bereit, wenn es gelingt, menschliche Haarfollikel-Stammzellen zu kultivieren. Es ist Forscherteams bereits gelungen, menschliche Haut in der Petrischale zu kultivieren. Das so gezüchtete Gewebe hat allerdings noch keine Haare. Doch auch wenn der Mensch längst keinen dichten Pelz mehr trägt, übernehmen Haare wichtige Aufgaben. Auf dem Haupt sind sie beispielsweise Licht- und Kälteschutz. Sie sorgen in Zusammenarbeit mit den Schweißdrüsen für die Feuchtigkeitsregulierung der Haut und helfen bei der Regulation der Körpertemperatur. Für Verbrennungsopfer mit großflächigen Brandwunden wäre vollfunktionsfähige, künstlich gezüchtete Haut ein großer Segen, da hier die aufwändige Eigenhauttransplantation an ihre Grenzen stößt. Die Schönheitsindustrie sieht die menschlichen Haarfollikel-Stammzellen aus einem anderen Blickwinkel. Mit ihrer Hilfe möchte sie das Problem „Haarausfall“ lösen und damit vielen Männern mit sehr lichtem Haaransatz zu neuer Haarpracht sowie einem besseren Selbstwertgefühl verhelfen.

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