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Höchste Auszeichnung für Stammzellforscher
Unter bestimmten Voraussetzungen lassen sich spezialisierte Körperzellen in einen embryonalen Urzustand zurückverwandeln. Für diese Entdeckung werden zwei Forscher mit dem diesjährigen Medizin-Nobelpreis ausgezeichnet. ETH Life unterhielt sich darüber mit ETH-Professor Renato Paro.
Der Nobelpreis in Physiologie oder Medizin geht dieses Jahr an den britischen Entwicklungsbiologen John Gurdon und den japanischen Stammzellforscher Shinya Yamanaka, wie die Nobelstiftung am Montag bekannt gab. Die beiden Wissenschaftler haben massgeblich zur Entdeckung beigetragen, dass sich spezialisierte Körperzellen heute durch Behandlung mit einem bestimmten Cocktail von Substanzen in Stammzellen «zurückprogrammieren» lassen können.
In Embryos von Menschen und Tieren sind Stammzellen vorhanden, die sich in verschiedene Zelltypen wie beispielsweise Haut-, Nerven-, Blut- oder Muskelzellen entwickeln. Lange Zeit ging die Wissenschaft davon aus, dass eine solche Differenzierung unumkehrbar ist, dass sich also Haut-, Nerven- oder Muskelzellen nicht mehr in embryonale Stammzellen zurückentwickeln können. John Gurdon zeigte jedoch 1962 in Versuchen bei Fröschen, dass eine solche Rückentwicklung möglich ist: Er ersetzte einen Zellkern eines Froscheis durch den Kern einer Darmzelle einer Kaulquappe. Daraus entwickelte sich wieder eine ganze Kaulquappe.
«Brillanter Denker»
Mit dieser Arbeit legte Gurdon den Grundstein zu Yamanakas Versuchen mehrere Jahrzehnte später. Der Japaner entdeckte 2006, was es im Detail für eine solche Rückprogrammierung braucht: die Aktivierung vier bestimmter Proteine, sogenannter Transkriptionsfaktoren. Yamanaka gelang es, Bindegewebszellen aus der Haut von Mäusen zu isolieren und mithilfe der vier Transkriptionsfaktoren die Zellen in den embryonalen Urzustand zurückzuprogrammieren. Yamanakas Methode ist als induzierte pluripotente Stammzell (iPSC)-Technologie bekannt.
«Dass die bahnbrechende Pionierarbeit von John Gurdon nun mit einem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, war überfällig. Sie war die Basis für die Arbeit vieler anderer Wissenschaftler nach ihm», sagt Renato Paro, Professor am Departement Biosysteme (D-BSSE). Paro untersucht in seiner Forschungsarbeit die biologischen Prozesse, die zur Rückprogrammierung von Zellen führen. Er habe Gurdon jüngst getroffen, sagt er. «Er ist ein brillanter Denker und mit seinen beinahe 80 Jahren immer noch aktiv und hervorragend über das Forschungsgebiet informiert.»
Eigene Zellen als Ursprung für Ersatzteile
Auch Shinya Yamanaka habe mit der von ihm entwickelten iPSC-Technologie hervorragendes geleistet, sagt Paro. Die Methode sei die Grundlage für die medizinische Anwendung der Rückprogrammierung. Sie werde in der Zukunft bestimmt Einzug in die Klinik finden und für die Regeneration von verletztem oder krankem Gewebe genutzt werden. Möglicherweise wird man damit einmal neurodegenerative Krankheiten heilen oder zum Beispiel die Regeneration eines Herzmuskels nach einem Infarkt verbessern können. Noch ist das Zukunftsmusik, da die Technik erst im Labor funktioniert und man beispielsweise das Wachstum von umprogrammierten Zellen in einem Organ noch nicht sicher überwachen kann. «Doch wenn dies einmal gelingt und die Technik nicht nur im Labor, sondern auch im Körper angewendet werden kann, dann kommt das einem Quantensprung in der Medizin gleich», sagt Paro. «Wir können dann im Fall von Krankheiten unsere eigenen Zellen als Ersatzteile nutzen, sie in der Zellkulturschale umprogrammieren und für den Heilungsprozess einsetzen.»