Pluripotenz bei Fruchtwasser-Stammzellen

Fruchtwasser-Stammzellen zu pluripotenten Stammzellen reprogrammiert

Dass auch das Fruchtwasser Stammzellen enthält, ist keine neue Erkenntnis. Diese Entdeckung wurde bereits 2003 vom österreichischen Humangenetiker Markus Hengstschläger publiziert. Doch bislang haben die Fruchtwasser-Stammzellen ein Schattendasein neben den beiden anderen Stammzellenquellen für neonatale Stammzellen gefristet: den Nabelschnurblut-Stammzellen sowie den Stammzellen aus Nabelschnurgewebe, die bereits längst in privaten Stammzellbanken aufbewahrt werden können. Die Hoffnung: Sie lassen sich in Zukunft für den medizinischen Einsatz nutzen. Dank eines neuentwickelten Verfahrens wecken auch die Stammzellen aus dem Fruchtwasser das Interesse der Regenerativen Medizin.

© cocoparisienne / pixabay.com

Fast jedes spezifische Gewebe enthält Stammzellen. Mancher Stammzellyp wie die neuronalen Stammzellen hat bzw. haben sich lange seiner Entdeckung entzogen. Dass auch das Fruchtwasser Stammzellen enthält, wurde zu Beginn des neuen Jahrtausends vom österreichischen Genetiker Markus Hengstschläger entdeckt.

 

Forscher der Universität Düsseldorf entdeckten ein Verfahren, wie man aus multipotenten Fruchtwasser-Stammzellen pluripotente Stammzellen macht. Damit wäre ein weiterer Schritt getan, um in der Stammzellenforschung und Stammzellentherapie komplett auf die ethisch hochumstrittenen, embryonalen Stammzellen verzichten zu können.

Ganz nebenbei haben die Wissenschaftler noch eine wichtige Erkenntnis gewonnen: Zellen müssen nicht zwangsweise wie embryonale Stammzellen „aussehen“, um genauso bzw. ähnlich zu funktionieren.

 

Was ist das Fruchtwasser?

Das Fruchtwasser wird auch als Amnionflüssigkeit bezeichnet. Es wird während der Schwangerschaft vom Amnion, der innersten Eihaut der Fruchtblase, als klare, wässrige Flüssigkeit gebildet. Da es sich beim Amnion um Gewebe des Ungeborenen handelt, enthält auch das Fruchtwasser Zellen des Kindes. Sowohl Amnion als auch Fruchtwasser zählen damit nicht zum mütterlichen Gewebe.

Das Fruchtwasser verhindert zunächst Verwachsungen des Embryos mit der Amnionhaut. Bereits in der 4. Schwangerschaftswoche „schwimmt“ der Embryo vollständig in der Amnionflüssigkeit. Später dienen Fruchtblase und Fruchtwasser als schützender Kokon. Sie dämpfen Stöße ab und sorgen für eine gleichbleibend temperierte, fast schwerelose Umgebung.

 

Eigenschaften von Fruchtwasser-Stammzellen

Während der Geburt platzt die Fruchtblase und das Fruchtwasser tritt aus. Es lässt sich auffangen. Die darin enthaltenen Fruchtwasser-Stammzellen können leicht isoliert werden. Bei diesem Prozedere bestehen sowohl für Mutter als auch Kind keinerlei Risiken.

Bei den Fruchtwasser-Stammzellen handelt es sich um recht primitive Zellen, die dennoch die Option in sich tragen, sich in verschiedene Zelltypen zu entwickeln – eine ganz typische Eigenschaft von Stammzellen. Leider haben sie nicht die Fähigkeit, sich in nahezu alle menschliche Zelltypen auszudifferenzieren. Von daher attestieren Experten den Fruchtwasser-Stammzellen kein Potential zur Pluripotenz sondern lediglich eine Multipotenz. Als multipotente Stammzellen sind die Fruchtwasser-Stammzellen damit „Vielkönner“, aber weder „Mehrkönner“ noch „Alleskönner“. Letztere Eigenschaft haben nur totipotente Stammzellen. Aus ihnen kann sich von alleine ein kompletter Organismus entwickeln. Toti- bzw. omnipotente Stammzellen existieren jedoch nur eine kurze Zeitspanne ganz am Anfang der Embryonalentwicklung: von der Zygote, der befruchteten Eizelle, bis hin zum Morula-Stadium. Entwickelt sich aus der Morula die Blastozyste, verlieren die Zellen die omnipotenten Eigenschaften, denn eine erste Differenzierung tritt ein. Sie sind im Nachgang nur noch pluripotent.

 

Bei embryonalen Stammzellen sind bestimmte Schlüsselgene aktiv

Bei embryonalen Stammzellen handelt es sich um pluripotente Stammzellen. Hier sind sogenannte Schlüsselgene wie OCT3, SOX2 oder NANOG noch aktiv. Im Laufe der Embryonalentwicklung werden diese Entwicklungsgene nach und nach abgeschalten. Doch selbst in adulten, somatischen Körperzellen sind diese Gene noch immer nachweisbar und damit als potentielle Bibliothek vorhanden. Ihre Erbinformationen können lediglich nicht mehr abgerufen werden, da die entsprechenden Signalwege blockiert sind.

Der Medizinnobelpreisträger Shin’ya Yamanaka entwickelte das Verfahren der induzierten, pluripotenten Stammzellen (kurz: iPS-Zellen). Damit lassen sich ausdifferenzierte Zellen in einen quasi-embryonalen Zustand zurückversetzen. Anfangs nutzte das Verfahren genetische Modifikationen. Heute werden die Veränderungen nur noch biochemisch herbeigeführt.

Die iPS-Zellen zeigen sich nach entsprechender Behandlung verjüngt und besitzen pluripotente Eigenschaften. So kann sich eine ursprüngliche Hautzelle durchaus zu einer Herzzelle, Nervenzelle oder Leberzelle entwickeln. Damit erweist sich die von Hans Driesch vor über 120 Jahren getroffene Feststellung, dass die Potenz einer Zelle größer ist als ihr Schicksal, einmal mehr als richtig.

 

Auch Fruchtwasser-Stammzellen lassen sich zu Zellen mit embryonalen Eigenschaften zurückverwandeln

Ein internationales Forscherteam aus Großbritannien und Deutschland gelang 2012 der Nachweis, das sich auch Fruchtwasser-Stammzellen mit Hilfe bestimmter Wachstumsfaktoren und Botenstoffe zu embryonalen Stammzellen umprogrammieren lassen. Obwohl dadurch einige endogene Pluripotenzgene reaktiviert werden, so sind die chemisch verjüngten Fruchtwasser-Stammzellen genetisch dennoch nicht komplett identisch mit embryonalen Stammzellen.

Nun gingen die Düsseldorfer Forscher der Frage nach, was genau eine Zelle braucht, um als embryonale Stammzelle zu funktionieren, ohne dass vorher eine genetische Manipulation erfolgt. Mit Hilfe von Einzel-Zell-Analysen konnten die Forscher jetzt nachweisen, dass allein eine chemische Reaktivierung des OCT4-Genes ausreicht, um die Signalwege zu aktivieren, die die spezifische embryonale Funktion auslöst. Die Schlussfolgerung: Zellen brauchen gar nicht die gleichen Gene wie embryonale Stammzellen zu aktivieren, um trotzdem genauso zu funktionieren. Bedingung für das gewünschte Verhalten ist jedoch die Aktivierung des OCT4-Genes. Für ihre Forschungsreihe konzentrierten sich die Wissenschaftler darauf, Wege zu finden, genau das in den Zellen ausgeschaltete Gen aufzuwecken, denn OCT4 funktioniert offensichtlich wie ein Startknopf für andere Gene, die pluripotentes Verhalten beeinflussen. Durch OCT4 beginnen die Zellen, sich so zu benehmen, als wären sie in den magischen Jungbrunnen gefallen. Obwohl die umprogrammierten Zellen anders aussehen als embryonale Stammzellen und auch andere Gene als diese aktivieren, schaffen sie es dennoch, die Pluripotenz als Funktion zurückzuerlangen.

 

Neue Optionen für die Regenerative Medizin dank der Stammzellenquelle „Fruchtwasser-Stammzellen“

Damit stehen durch die Fruchtwasser-Stammzellen neue Möglichkeiten offen, um Babys mit angeborenen Fehlbildungen durch Zellersatztherapien helfen zu können. Es gibt nicht nur eine weitere Stammzellenquelle, auch die Menge an einfach und risikolos-gewinnbaren Stammzellen erhöht sich.

Neben dem Kryokonservieren der Stammzellen aus Nabelschnurblut und Nabelschnurgewebe ließen sich auch die Fruchtwasser-Stammzellen womöglich für die Zukunft aufbewahren. Auch sie weisen die besonderen Eigenschaften der neonatalen Stammzellen auf: Sie sind jung, flexibel und teilungsfreudig.

 

Disclaimer
familien-gesundheit.de stellt ausschließlich Beiträge für Informationszwecke bereit. Die Hinweise und Informationen sind nicht zur Selbstbehandlung geeignet. Sie ersetzen kein persönliches Gespräch, keine professionelle Beratung, keine individuelle Untersuchung oder fachkundige Behandlung durch ausgebildete und anerkannte, im Gesundheitswesen tätigte Experten wie z. B. Ärzte, Apotheker, Hebammen oder Physiotherapeuten.