Wissenschaftler beim US-Pharmaunternehmen Genentech haben gezeigt, wie sich aus einer einzigen adulten Stammzelle aus der Prostata einer Maus funktionsfähige Organe züchten lassen. Die Studie beweist erstmals, dass sich eine Stammzellpopulation in der Prostata erwachsener Tiere befindet - eine Tatsache, die Forscher lange vermutet hatten. "Es ist ein ungemein spannendes Konzept, aus einer einzelnen Zelle ein komplettes Organ neu zu erzeugen", meint Tyler Jacks, Direktor des David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research am MIT, der die Studie kennt. Das sei "sehr eindrucksvoll".
Im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen, die sich potenziell in jede Zellart des Körpers umwandeln können, sind adulte Stammzellen gewebespezifisch. Wissenschaftler nehmen an, dass viele Organe entsprechende Populationen enthalten, doch in den meisten Fällen konnte ihre Existenz noch nicht endgültig bewiesen werden. Sind adulte Stammzellen tatsächlich vorhanden, dürften sich daraus aber alle Zellarten erstellen lassen, die das Organ ausmachen, in dem sie stecken.
Um entsprechendes Material in der Prostata von Mäusen aufzufinden, beschäftigten sich die Genentech-Forscher mit einer Gruppe von Zell-Oberflächen-Markierungsstoffen, bei denen es den Verdacht gab, dass sie mit Stammzellen in Verbindung stehen. Weil viele dieser Marker für sich genommen unzuverlässig und kaum erforscht sind, testeten die Wissenschaftler auch eine neue Variante - ein Rezeptorprotein namens "C-Kit", von dem bekannt war, dass es mit anderen Stammzellarten zu tun hat.
Unter Verwendung von C-Kit und drei bereits bekannten Markern gelang es dem Forscherteam unter der Leitung von Wei-Qiang Gao schließlich, eine kleine Population möglicher Stammzellen in der Prostata von Mäusen zu isolieren. Doch das war noch nicht alles: Zwar konnten die Marker die Wissenschaftler zu Kandidatenzellen führen, doch den Nachweis, dass es sich wirklich um Stammzellen handelte, ergab das allein noch nicht. Sie mussten deshalb beweisen, dass diese Zellen wirklich die Fähigkeit haben, sich in ein vollständiges Organ zu verwandeln.
Um diesen Nachweis zu erbringen, pflanzten die Forscher einzelne Stammzellkandidaten in die Nieren lebender Mäuse. Um die notwendigen Befehle zur Ausdifferenzierung mitzugeben, wurden neben jeder einzelnen Stammzelle noch Verbindungszellen aus der Urogenitalhöhle von Ratten transplantiert. Drei Monate später entnahmen die Forscher die Nieren und analysierten, was aus den eingepflanzten Prostata-Stammzellen geworden war. Von 97 Einzelzelltransplantaten hatten sich immerhin 14 zu voll funktionsfähigen Organen ausdifferenziert, inklusive unterschiedlichen Zelltypen, den charakteristischen Verästelungen und Prostata-spezifischen Proteinen.
Anderen Forschern war es bereits gelungen, eine Prostata in lebenden Mäusen zu züchten, in dem sie Zellklumpen verwendeten. Dass das mit einer einzelnen Stammzelle möglich war, ist aber vollkommen neu. "Der Goldstandard ist, eine adulte, gewebespezifische Stammzelle aufzufinden", meint Scott Cramer, Dozent für Krebsbiologie an der Wake Forest University School of Medicine, der die Studie kennt. Das einzige andere Organ, bei dem dies bereits gelang, ist die Brust: einzelne Bruststammzellen konnten von Forschern zu einer vollständigen Brustdrüse ausdifferenziert werden.
Adulte Stammzellen gelten als große Chance für die regenerative Medizin. Klinische Gründe, eine vollständige Prostata nachwachsen zu lassen, gibt es allerdings nicht, wie Leisa Johnson, Forscherin bei Genentech und Co-Autorin der Studie, einräumt. Die meisten Menschen, die an Prostatakrebs leiden, wollen keine Kinder mehr zeugen und die Hauptnebenwirkungen, wenn eine Prostata entfern wird, sind Inkontinenz- und Impotenzprobleme. Beides wird durch Nervenunterbrechungen während der Operation hervorgerufen, eine neue Prostata würde also wenig helfen.
Trotzdem ist die Isolierung der Prostata-Stammzellen wissenschaftlich äußerst spannend, weil sich daraus neue Erkenntnisse über adulte Stammzellen an sich gewinnen lassen. "Wenn wir mehr über Stammzellen und insbesondere über adulte Stammzellen wissen, könnten wir eines Tages beschädigtes Gewebe neu erstellen, das bei schwerwiegenden Krankheiten verloren geht", meint Jacks.
Noch wichtiger sei aber, dass die Stammzellen viel über die Entstehung von Prostatakrebs verraten könnten. Nur eine kleine Anzahl von Zellen in einem Tumor hat die Fähigkeit, einen vollständigen Tumor mit all seinen unterschiedlichen Zelltypen zu erzeugen. Viele Forscher spekulieren deshalb, dass diese Krebsstammzellen mit normalen adulten Stammzellen einiges gemeinsam haben könnten, womöglich gar gleichen Ursprungs sind.
"Wir glauben heute, dass die Zellen, die bei vielen Krebsarten den Tumor erst hervorrufen, selbst Stammzellen sind", meint Jacks. "Wenn das bei Prostatazellen der Fall ist, dann ist die Möglichkeit, gesunde Zellen zu entnehmen und zu untersuchen, ein wichtiges Werkzeug, um die genaue Herkunft dieser Krebsart zu ermitteln." Johnson sieht das ähnlich. "In dem wir die gesunden Stammzellen der Prostata besser verstehen, können wir auch die Krebszellen besser kennen lernen."
Sollten tatsächlich Stammzellen oder stammzellartige Zellen Prostatakrebs hervorrufen, könnten Marker wie C-Kit auch helfen, neue Behandlungsformen aufzuzeigen. Die Genentech-Forscher haben nun einen Pool aus Prostatastammzellen zur Verfügung, die sie untersuchen können, um bekannte Stammzell-Marker zu katalogisieren und ihre Funktionalität zu untersuchen. Wenn ein Marker sich als essenziell für die Stammzellverbreitung erweist, wäre er womöglich das ideale Ziel für neue Behandlungsverfahren.
Die Charakterisierung der neu entdeckten Prostatastammzellen könnte auch neue Methoden zur Erkennung von Tumoren induzieren. "Diese Zellen könnten sich leicht als diejenigen erweisen, die Prostatakrebs letztlich auslösen. Wenn man sich für eine Früherkennung interessiert, ist es wichtig, zu verstehen, wo diese Krebsarten wirklich herkommen", meint Jacks.
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