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Regeneration im Zentralen Nervensystem: Das Potential der Stammzellen
Regeneration im Zentralen Nervensystem: Das Potential der Stammzellen, Inselspital Bern
Das Zentrale Nervensystem
hat, im Gegensatz zu vielen anderen Geweben, nur ein limitiertes Regenerationspotential.
Reife Nervenzellen die zugrunde gegangen sind, regenerieren nicht, und obwohl
neuronale Stammzellen sogar im adulten Zentralen Nervensystem vorhanden sind,
haben diese nur eine limitierte Kapazität nach Verletzungen neue, funktionell
aktive Nervenzellen zu generieren.
Aus diesem Grund besteht grosses Interesse an der Möglichkeit, das Nervensystem
zu reparieren, indem neue Zellen transplantiert werden, welche die durch Verletzung
oder Krankheit verloren gegangenen Zellen ersetzen können.
Für viele neurologische Defizite bei Erkrankungen oder Verletzungen des Zentralen
Nervensystems besteht zurzeit keine geeignete Therapie- bzw. Heilungsmöglichkeit
wie zum Beispiel beim Morbus Parkinson, der Chorea Huntington, Epilepsie, nach
Schlaganfällen und Rückenmarksverletzungen. Die Transplantation erscheint aus
heutiger Sicht die am meisten erfolgversprechende Therapieform darzustellen.
Bedingt durch
die hoch komplizierte Architektur des Gehirns und die komplexen Verbindungen
der einzelnen Hirnregionen werden bei Zellersatzstrategien im Nervensystem unreife
Vorläuferzellen verwendet, welche sich in die bestehenden Strukturen einbauen
müssen und sich erst dort ausdifferenzieren, das heisst zur Ausreifung gelangen.
Dies steht im Gegensatz zur Transplantation ganzer Organe wie zum Beispiel Niere,
Leber oder Herz.
Beim Morbus Parkinson
(Fig. 1) ist die Transplantation embryonaler Zellen bereits in klinischer Anwendung.
Neuronale Vorläuferzellen kommen vorwiegend ährend der Entwicklung des Nervensystems
vor, daher wurde in den bisherigen Transplantationen humanes, fötales Abortgewebe
verwendet.
Fig. 1

||Legende Figur 1

Beim Morbus Parkinson sterben die Zellen der schwarzen Substanz ab (Substantia
nigra), infolgedessen fehlt im Striatum (oder auch Streifenkörper genannt)
der Botenstoff Dopamin, was zu einer verminderten Aktivierung der Hirnrinde
(Cortex) führt. Die Transplantation embryonaler, dopaminproduzierender Nervenzellen
(TX) bewirkt eine Wiederherstellung der Aktivierung der Hirnrinde, nach
Björklund und Lindvall, Nature Neurosci. Vol.3 (no. 6, 537 pp) 2000.
Die Verwendung
fötalen Gewebes birgt jedoch zahlreiche Probleme. So wird zum Beispiel für eine
Transplantation das Gewebe mehrerer Föten benötigt, um eine klinische Verbesserung
des Krankheitsbildes zu erhalten. Dies ist nicht nur aus ethischer Sicht kontrovers,
sondern stellt auch durch die limitierte Verfügbarkeit des humanen Abortgewebes
ein 'logistisches' Problem dar.
Daher wird die neuronale Transplantation in dieser Form experimentell bleiben
und nicht auf eine grössere Zahl von Patienten anwendbar sein. Deshalb werden
alternative Ressourcen gesucht, welche sicher, effektiv und ethisch vertretbar
sind. Dies macht die Stammzellforschung und deren möglichen Anwendungen bei
neurodegenerativen Krankheiten und Hirn- und Rückenmarksverletzungen speziell
interessant.
Da bei den oben erwähnten Krankheiten verschiedene Zellpopulationen betroffen
sind, muss für eine erfolgversprechende Transplantation das jeweilige, spezifische
Zellspektrum ersetzt beziehungsweise generiert werden. Die besten Chancen für
die erfolgreiche Anwendung von Stammzellen bei Transplantationen ins Nervensystem
sieht man zurzeit bei Krankheitsbildern, welche hauptsächlich durch einen definierten
Mechanismus bedingt sind, wie zum Beispiel das nigro-striatale System beim Morbus
Parkinson. Verschiedene Anätze, diese dopaminergen Nervenzellen herzustellen,
wurden bereits angegangen (Fig. 2).
Fig. 2
Legende Figur 2
Im Falle der dopaminproduzierenden Nervenzellen existieren zurzeit drei verschiedene
Ansätze, ausgehend von unreifen Vorläuferzellen. Dopaminerge Nervenzellen können
entweder durch Immortalisierung, Expansion über Neurosphären oder durch direkte
Proliferierung gewonnen werden, nach Björklund und Lindvall, Nature Neurosci.
Vol. 3 (no. 6, 537 pp) 2000.
Die Stammzelltechnologie
verspricht somit eine erfolgreiche Strategie für eine breite klinische Anwendung
bei neurologischen Krankheitsbildern darzustellen. Es sei hier explizit erwähnt,
dass noch viel über den Mechanismus der Zelldifferenzierung, Regenerierung und
der Physiologie dieser biologischen Vorgänge verstanden werden muss, bevor eine
stammzellbasierende Therapieform klinisch routinemässig eingesetzt werden kann.
Die Komplexität dieser biologischen Probleme sollte keinesfalls unterschätzt
werden, und jeder Fortschritt sollte kritisch hinterfragt werden.