Was sind Stammzellen?
Stammzelltherapien - Stand der Forschung und Aussichten
Was ist kardiale Stammzelltherapie?
Wie gewinnt man CD 133-positive Stammzellen für die Therapie?
Wie ist der Stand der Entwicklung am RTC?

Was sind Stammzellen?

Als Stammzellen bezeichnet man Zellen, die sich zu unterschiedlichen Körperzellen entwickeln können. Dies geschieht durch eine besondere Art der Zellteilung, bei der Tochterzellen entstehen, die entweder selbst Stammzelleigenschaften besitzen oder zu einem speziellen Zelltyp heranreifen. Welcher Zelltyp dabei entsteht, hängt in erster Linie vom biologische Milieu ab, in dem sich die Zelle befindet.

Stammzellen spielen in allen Entwicklungsstadien von Lebewesen eine wichtige Rolle: Zunächst sind die ersten Zellen, die durch die Verschmelzung von Samen- und Eizelle entstehen, die Grundlage für jegliche Entwicklungs- und Reifungsprozesse. Solche so genannten embryonalen Stammzellen sind in der Lage, alle Organe und Gewebe, also alle Zelltypen eines Lebewesens zu bilden. Man bezeichnet sie daher als totipotent. Spätere Generationen von Stammzellen, die der heranwachsende und ausgewachsene Organismus zur Verfügung hat, sind zunehmend spezialisierter. So findet man auch im Körper erwachsener Lebewesen Stammzellen (adulte Stammzellen), die die einzelnen Organe zu Heilungs- und Regenerationsprozessen befähigen. Deren Spektrum der Ausdifferenzierung ist nun schon eingeschränkt: So können sich beispielsweise Stammzellen des Nervensystems zu allen Zelltypen des Nervengewebes, nicht aber zu Leber- oder Muskelzellen entwickeln. Adulte Stammzellen sind daher lediglich multipotent.

Die Forschung an embryonalen Stammzellen hat weltweit ethische Diskussionen ausgelöst und wird in den verschiedenen Ländern gesetzlich sehr unterschiedlich gehandhabt. In Deutschland kann sie nur begrenzt und äußerst streng kontrolliert durchgeführt werden.
Embryonale Stammzellen sind vor allem für die Erforschung der grundlegenden Funktionsweise von Stammzellen bedeutsam. Adulte Stammzellen hingegen werden bereits heute therapeutisch eingesetzt. Dabei werden dem Patienten zumeist zunächst körpereigene (autologe) Stammzellen entnommen – häufig aus dem Knochenmark. Nach einem Aufbereitungsverfahren werden diese dann dort eingebracht, wo ein krankes Organ zur Selbstheilung angeregt werden soll - beispielsweise ins Herz nach einem Herzinfarkt. Ein solches Verfahren hat den Vorteil, dass keine körperfremden Zellen benötigt werden und Unverträglichkeitsreaktionen ausgeschlossen sind, da der Patient mit seinen eigenen Zellen behandelt wird.
Im RTC wird klinisch ausschließlich mit adulten Stammzellen gearbeitet.

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Stammzelltherapien – Stand der Forschung und Aussichten

Für den medizinischen Einsatz sind Stammzellen deshalb so interessant, weil sie die Möglichkeit eröffnen, defekte Organe oder Körperfunktionen nachhaltig zu heilen: Stammzellen können den Organismus dazu anregen, sich selbst zu regenerieren. Herkömmliche Medikamente sind hierzu zumeist nicht in der Lage, sie lindern lediglich die Symptome. Stammzelltherapien gehören zum Bereich der Regenerativen Medizin, dem eine große Zukunft vorhergesagt wird.

Bei einigen Krankheiten sind Stammzelltherapien bereits etabliert wie z.B. zur Behandlung von Leukämie. Weitere Anwendungen werden intensiv erforscht, wie die Behandlung von Diabetes, Parkinson, Multipler Sklerose, Brustkrebs oder Herz- und Gefäßkrankheiten. Der Stand der Forschung auf diesen Gebieten ist unterschiedlich, teils noch im Stadium der Grundlagenforschung, teils laufen bereits klinische Studien. Viel versprechende Ergebnisse gibt es bei Herz- und Gefäßkrankheiten, hier ist die Forschung bereits auf dem Weg zu einer standardisierten Stammzelltherapie, die auch von den Krankenkassen anerkannt wird.

Was ist kardiale Stammzelltherapie?

Das RTC konzentriert sich auf Stammzelltherapien für Herz- und Gefäßkrankheiten (kardial: das Herz betreffend). In Deutschland erleiden jedes Jahr etwa 280.000 Menschen einen Herzinfarkt, über 60.000 Menschen sterben an einem akuten Herzinfarkt. Ein Herzinfarkt entsteht durch den Verschluss eines Herzkranzgefäßes. Das umliegende Herzmuskelgewebe wird dann nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt und stirbt schließlich ab. Aus eigener Kraft ist das Herz nicht in der Lage, das zerstörte oder geschädigte Gewebe zu reparieren. Die derzeit übliche Behandlung eines Herzinfarktes kann zwar die Lebensqualität und -dauer der Patienten verbessern, jedoch die ursprüngliche Leistungsfähigkeit des Herzens nicht wieder herstellen.

Ein innovativer Behandlungsansatz ist die Stammzelltherapie, bei der patienteneigene (autologe) Stammzellen zu den geschädigten Bereichen des Herzmuskels gebracht werden, wo sie helfen das zerstörte oder geschwächte Gewebe zu regenerieren. Gelingt dies, und mehrere Studien geben durchaus zu dieser Hoffnung Anlass, dann wären Herzinfarkt und Herzschwäche langfristig heilbar.

Je nach Art der Herzkrankheit und der weiteren notwendigen Behandlungen werden unterschiedliche Möglichkeiten untersucht, die Stammzellen an ihren Einsatzort zu bringen. Das RTC arbeitet eng mit der Uniklinik für Herzchirurgie zusammen, daher wird hier intensiv an Stammzelltherapien im Rahmen chirurgischer Eingriffe geforscht. Besonders weit ist die Rostocker Entwicklung einer Therapie mit Stammzellen für Patienten, die einen Herzinfarkt hatten und eine Bypass-Operation benötigen. Für die Therapie werden bestimmte Stammzellen aus dem Knochenmark des Patienten isoliert und während der Bypass-Operation direkt in die geschädigten Bereiche des Herzmuskels gespritzt. Diese Methode heißt intramyokardial („in den Herzmuskel“). Die Stammzellen, die für die Rostocker Therapie verwendet werden, sind durch einen speziellen Marker auf ihrer Oberfläche gekennzeichnet: CD 133. Die Forschung hat gezeigt, dass diese Zellen besonders für die Regeneration des Herzens geeignet sind. 

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Wie gewinnt man CD 133-positive Stammzellen für die Therapie?

Hinweis: Die Bilder unten stellen das Prinzips der Zellisolation vereinfacht dar. Die Aufbereitung von Zellen für die Therapie findet natürlich nicht in Reagenzgläsern statt, sondern in einem geschlossenen System unter höchsten Sicherheitsvorkehrungen.

Wie ist der Stand der Entwicklung am RTC?

Die an der Universitätsklinik Rostock bereits seit 2001 in Studien und darüber hinaus erfolgreich eingesetzten autologen Stammzellen sind Arzneimittel und unterliegen damit den strengen Vorschriften des Gesetzgebers. Nach dem Arzneimittelgesetz muss für das In-Verkehr-bringen von Arzneimitteln die Qualität, Wirksamkeit und Unbedenklichkeit am Patienten nachgewiesen werden. Dazu werden klinische Prüfungen nach den international anerkannten Regeln der „Guten Klinischen Praxis“ ( GCP: Good Clinical Practice) durchgeführt.

2009 begann das RTC zusammen mit der Rostocker Klinik für Herzchirurgie eine randomisierte, doppeltblinde, multizentrische, klinische Studie der Phase III, die systematisch belegen soll, dass die Anwendung von Stammzellen nach einem Herzinfarkt das zerstörte Gewebe zu regenerieren imstande ist. Diese Studie ist eine wichtige Maßnahme, zum einen für die behördliche Genehmigung als standardisierte und qualitätsgesicherte Therapie, zum anderen für die generelle Erstattungsfähigkeit durch die gesetzlichen Krankenkassen. Nur wenn dieses gegeben ist, wird die Stammzelltherapie auch allen Patienten mit Herzinfarkt zur Verfügung stehen.

Begleitend zu dieser Studie wird am RTC weiterhin an grundlegenden Fragen der Stammzelltherapie geforscht. Es soll z.B. herausgefunden werden, was für den Erfolg der Stammzelltherapie am Herzen verantwortlich ist: die Fähigkeit der Stammzellen, neue Gefäß- und/oder Herzmuskelzellen zu bilden und so das kranke Gewebe zu regenerieren, oder andere, noch nicht beschriebene Vorgänge?
Die Wissenschaftler am RTC widmen sich daher den Mechanismen der Stammzelldifferenzierung und analysieren die eingesetzten Stammzellen hinsichtlich Reinheit und Typus. Zudem beobachten sie Langzeitwirkungen an Tiermodellen, um die Wirkungsweisen der Stammzellen zu untersuchen und die Unbedenklichkeit der Therapie zu belegen. Das RTC arbeitet hierbei gemeinsam mit der Klinik und Poliklinik für Herzchirurgie in Rostock im Verbund mit dem Deutschen Herzzentrum in Berlin, der Medizinischen Hochschule Hannover und Industriepartnern zusammen und ist außerdem in das weltweite Netzwerk der Stammzellforscher eingebunden.

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