Wenn das Herz seinen Dienst versagt, weil Teile des Gewebes nicht mehr ausreichend mit Blut versorgt werden, bleiben den Ärzten nur wenige Stunden, um medikamentös die noch intakten Herzmuskelzellen zu erhalten und den Gefäßverschluss aufzulösen (Spektrum der Wissenschaft 1/2003, S. 71). Das Herz aber bleibt geschwächt. Könnte man nicht die abgestorbenen Zellen im Infarktkern durch neue ersetzen?

Unter dem Mikroskop funktioniert das schon perfekt: Rhythmisch zucken lang gestreckte Zellen im Takt. "Es fasziniert immer wieder", freut sich Jan-Heiner Küpper, Geschäftsführer und Mitgründer des Unternehmens Heart BioSystems in Heidelberg: "Eine Zelle beginnt, und bald kontrahiert sich der ganze Verband synchron, so wie es sich für Zellen des Herzmuskels gehört." Das kleine Wunder haben die Wissenschaftler aus adulten Stammzellen des Knochenmarks herangezüchtet. Bald wollen sie solche Zellen im Auftrag von Kliniken zur Therapie von schweren Herzschäden produzieren. Bereits im nächsten Jahr sollen die klinischen Studien beginnen.

Die Teilungsuhr zurückstellen

So weit die Unternehmensvision des 2001 gegründeten Start-ups. Im selben Jahr hatten Mediziner der Universitätsklinik Düsseldorf einem Infarktopfer erstmals adulte Stammzellen ins Herz injiziert, und sie berichteten von einer sich daraufhin deutlich bessernden Herzleistung. Dass dieser Erfolg allerdings tatsächlich auf der Regenerationskraft der übertragenen Zellen und nicht auf der üblichen Behandlung beruhte, blieb letztlich unbewiesen und wurde von Experten bezweifelt. Die Molekularbiologen von Heart BioSystems entwickeln deshalb Kriterien und Testverfahren, um vor einer Transplantation der potenziell heilsamen Zellen deren Quantität und Qualität zu prüfen.

Besonderes Know-how des Unternehmens steckt in einem patentgeschützten Substanzgemisch, das den adulten Stammzellen aus dem Knochenmark des Patienten zugegeben wird, um ihre Teilungsbereitschaft zu erhalten und sie im Kulturgefäß zu vermehren. "Vereinfacht gesagt, stellen wir die Teilungsuhr, die den Zellen von Natur aus eingebaut ist, wieder ein Stück zurück", erklärt Küpper. So weit, dass die gewonnene Zeit ausreicht, um zunächst genügend Stammzellen zu züchten, die sich anschließend durch Zugabe entsprechender Wachstumsfaktoren zu transplantationsfähigen Herzmuskelzellen weiterentwickeln. Die komplette Aufbereitung von der Entnahme der Stammzellen aus dem Knochenmark des Patienten über die Vermehrung bis hin zur Spezialisierung zu Herzmuskelzellen im Labor dauert wahrscheinlich zwei bis drei Wochen. Eine Abschätzung der Kosten ist noch nicht möglich.

Die Vision geht aber noch weiter: Möglicherweise eignet sich das patentierte Substanzgemisch auch, um die Zellen "in vivo", also im lebenden Organismus, zur kontrollierten Teilung anzuregen. Einem lebensgefährlich geschwächten Herzmuskel, etwa bei Herzinsuffizienz, könnte auf diese Weise seine ursprüngliche Schlagkraft zurückgegeben werden.

Wir machen den Stent frei

Die Wissenschaftler von Heart BioSystems entwickeln als weiteres Standbein ihres Unternehmens zudem Medikamente, die die Teilung bestimmter Zellen gezielt abschalten. Ein Kardinalproblem bei der Behandlung von Herz- und Gefäßleiden ist nämlich der Wiederverschluss, die "Restenose", eines Gefäßes nach einer Aufweitung (Dilatation). Haben arteriosklerotische Ablagerungen dessen Wand derart verdickt ("verkalkt"), dass der Blutfluss behindert oder gar blockiert wird, führt der Arzt einen Ballonkatheter ein und bläst ihn an der verengten Stelle auf. Doch der Erfolg ist oft nur von kurzer Dauer, bei jedem zweiten Patienten verschließt sich das Gefäß erneut. Dies soll ein Stent verhindern, ein röhrenförmiges, elastisches Drahtgeflecht, das implantiert wird, um das geweitete Gefäß offen zu halten. Doch auch das reduziert die Restenose-Quote nur von fünfzig auf dreißig Prozent. Denn ein Stent kann zwar das Kollabieren einer Arterienwand verhindern, nicht aber das unkontrollierte Wachstum glatter Muskelzellen der Gefäßwand, das als Folge der Aufweitung einsetzt und zum Verschluss führen kann.

Heart BioSystems will dagegen so genannte Anti-Sense-Moleküle einsetzen. Die dringen in das Innere der Gefäßmuskelzelle ein und verhindern, dass bestimmte Proteine erzeugt werden, die für die Teilung der kritischen Zellen erforderlich sind. Bereits vorhandene Gefäßverengungen wollen die Wissenschaftler überdies mit gentechnisch hergestellten Proteinen sozusagen einschmelzen, welche die sich übermäßig teilenden Gefäßmuskelzellen in den programmierten Zelltod, in die "Apoptose", treiben. "Zurzeit entwickeln wir geeignete Systeme, um diese Proteine zelltypspezifisch zu übertragen."

Solche Vorhaben umzusetzen kostet freilich sehr viel Zeit und Geld. Unterstützt wird das junge Heidelberger Biotechunternehmen von verschiedenen Investoren und mit Fördermitteln des Bundesministeriums für Forschung und Technologie. Jan-Heiner Küpper und die Heart-BioSystems-Mitbegründer, die Molekularbiologin Anne Kuhn und der Wirtschaftswissenschaftler Stefan Holder, sind zuversichtlich: "Wir verfügen über sieben Patente, ein achtes haben wir gerade angemeldet, andere Start-ups haben gerade mal eines."

Stichwort: Stammzellen


Als Pluripotenz bezeichnen Wissenschaftler die Fähigkeit von Stammzellen, sich zu allen Zelltypen des Körpers zu entwickeln – zu "differenzieren" – und dann als Muskel-, Nerven- oder Blutzellen ihren hoch spezialisierten Dienst zu tun. Da wundert es nicht, dass Forscher große Hoffnungen auf die Multitalente setzen, um mit ihnen diverse Krankheiten zu heilen (Spektrum der Wissenschaft 5/2003, S. 66).

Wie alles Wertvolle sind Stammzellen rar. Es gibt sie in Embryonen, Feten und in rund zwanzig Organen des menschlichen Körpers, zum Beispiel im Knochenmark. Dementsprechend unterscheiden Wissenschaftler embryonale, fetale und adulte Stammzellen.

Erstere werden wenige Tage alten Embryonen entnommen, die bei künstlicher Befruchtung entstanden. Alle Zellen, die aus einer solchen Eizelle hervorgehen, sind bis zum "Acht-Zell-Stadium" totipotent, können also noch einen vollständigen Organismus erzeugen. Aus diesem Zellverband entwickelt sich eine winzige Hohlkugel, die Blastozyste, aus deren innerer Zellmasse am vierten Entwicklungstag "nur noch" pluripotente embryonale Stammzellen für die Forschung isoliert werden könnten (aus ihnen ginge kein vollständiger Organismus mehr hervor). Diese Methode zur Gewinnung von Stammzellen verbietet das deutsche Embryonenschutzgesetz. Unter bestimmten Voraussetzungen ist es den Wissenschaftlern lediglich erlaubt, embryonale Stammzellen aus abgetriebenen Feten zu erschließen.

Ethische und rechtliche Probleme gibt es beim Gewinnen adulter Stammzellen nicht. Sie bilden im erwachsenen Organismus gleichsam ein Reservoir, das verfügbar ist, um die unterschiedlichsten Arten von Ersatzzellen zu bilden. Im Gegensatz zu den embryonalen Stammzellen haben sie jedoch ein geringeres Entwicklungspotenzial; auch ihre Teilungsfähigkeit ist begrenzt. Ihr Vorteil ist, dass sie dem Patienten selbst entnommen werden können und als körpereigene Zellen nach erfolgreicher Züchtung und Transplantation vom Immunsystem akzeptiert und nicht abgestoßen werden.

Ob adulte Stammzellen tatsächlich halten, was man sich von ihnen verspricht, muss sich noch herausstellen. In den Chor der Optimisten mischen sich immer wieder auch kritische Stimmen, welche die universale Verwandlungskunst bezweifeln.

Aus: Spektrum der Wissenschaft 10 / 2003, Seite 60
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