Struktur02

  • strict warning: Only variables should be passed by reference in /info/wwv/data/uni/kar/sites/all/modules/inline/inline_upload.module on line 325.
  • strict warning: Only variables should be passed by reference in /info/wwv/data/uni/kar/sites/all/modules/inline/inline_upload.module on line 325.
  • strict warning: Only variables should be passed by reference in /info/wwv/data/uni/kar/sites/all/modules/inline/inline_upload.module on line 325.
  • strict warning: Only variables should be passed by reference in /info/wwv/data/uni/kar/sites/all/modules/inline/inline_upload.module on line 325.
  • warning: Creating default object from empty value in /info/wwv/data/uni/kar/includes/common.inc(1695) : eval()'d code on line 25.

Adulte Stammzellen zur Behandlung von Erwachsenen

Oberarzt Dr. Christoph Faul leitet die Stammzelltransplantation an der Medizinischen Klinik II des UKT. (Foto: Medizinische Klinik II, UKT)

Oberarzt Dr. Christoph Faul leitet die Stammzelltransplantation an der Medizinischen Klinik II des UKT. (Foto: Medizinische Klinik II, UKT)

Wissenschaftler und Ärzte der Medizinischen Klinik II in Tübingen untersuchen adulte Stammzellen und ihre therapeutischen Einsatzmöglichkeiten. Dabei arbeiten sie zweigleisig: Im experimentellen Labor werden Grundlagen erforscht und im klinischen Stammzelllabor geht es um die Anwendung.

Das regenerative Potenzial von Stammzellen wird an den Tübinger Unikliniken schon seit Jahrzehnten genutzt, um Leukämie-Patienten zu helfen. Hier wurde Anfang der 90er Jahre das erste große Fremdspenderregister für Stammzellen aus dem Knochenmark und Blut aufgebaut. Daraus entstand die DKMS (Deutsche Knochenmarkspenderdatei), die heute weltweit größte Datei, in der unverwandte allogene, also Fremd-Spender zusammengefasst sind. Leider ist es bis heute nicht möglich, bei einer hochdosierten Strahlen- und/oder Chemotherapie ausschließlich leukämische Zellen zu zerstören. Stets sind alle hämatopoetischen Zellen betroffen, auch die gesunden. Ohne hämatopoetische Stammzellen, aus denen kontinuierlich Zellen des Immunsystems gebildet werden, ist der Organismus jedoch nicht lebensfähig.

Zerstören, was krank macht, Gesundes regenerieren

Ein probates Mittel zur Wiederherstellung der Blutbildung (Hämatopoese) ist die Übertragung von Stammzellen aus dem Knochenmark oder dem Blut eines Spenders. Damit es nicht zu Abstoßungsreaktionen kommt, mussten früher die Gewebemerkmale von Spender und Empfänger zwingend übereinstimmen. Heute hat sich das geändert. In der Tübinger Kinderklinik wurde eine effiziente Methode entwickelt, um Kindern mit Stammzell-Transplantaten von Eltern oder Geschwistern (haploidenten Spendern) zu helfen. Das Verfahren beruht auf einer Depletion unpassender Zellen aus dem Spenderblut.

Die Methode wurde an der Medizinischen Klinik II übernommen und für die Anwendung an Erwachsenen angepasst. PD Dr. Robert Möhle, Leiter des experimentellen Stammzelllabors des UKT und Dr. Christoph Faul, Leiter der klinischen Stammzelltransplantation, erklären, welche Hürden dabei zu nehmen waren: "Die Stammzelldosis, die für den Erfolg einer haploidenten Transplantation sehr wichtig ist, wird nach Gewicht berechnet, wobei man sich bei Kindern in Größenordnungen von zehn, 20 oder sogar 30 Millionen Stammzellen pro Kilogramm Körpergewicht bewegt. Rein mengenmäßig ist das bei Erwachsenen schwierig, da sehr viel Spendermaterial benötigt würde. Wir haben bei unseren Untersuchungen jedoch festgestellt, dass wir bei entsprechender Aufarbeitung des Spendermaterials bereits mit sechs Millionen Zellen pro Kilogramm Körpergewicht eine gute Regeneration der Hämatopoese erreichen können."

Die momentane Bestzung des Experimentellen Stammzelllabors am UKT: PD Dr. med. Robert Möhle, Dr. rer. nat. Gabriele Seitz und Andreas Lächele (MTA). (Foto: Medizinische Klinik II, UKT)

Die momentane Bestzung des Experimentellen Stammzelllabors am UKT: PD Dr. med. Robert Möhle, Dr. rer. nat. Gabriele Seitz und Andreas Lächele (MTA). (Foto: Medizinische Klinik II, UKT)

Mehr Therapie-Optionen durch haploidente Spender

Wenn diese Methode mittlerweile sogar bei Erwachsenen erfolgreich ist, stellt sich die Frage, warum überhaupt noch nach Spendern mit übereinstimmenden Merkmalen gesucht wird. Dr. Faul erklärt das Vorgehen. "Es gibt kein Kopf-an-Kopf-Rennen, derzeit kommt die haploidente Spende dann in Frage, wenn kein passender Spender vorhanden ist. Deshalb gehen wir nach einer Suchhierarchie vor, bei der zunächst nach übereinstimmenden Spendern im Verwandtenkreis gesucht wird." Schlägt dies fehl, wird mithilfe von Spenderregistern weltweit nach übereinstimmenden Fremd-Spendern gesucht und wenn auch das keinen Erfolg hat, werden Spender mit nicht passenden beziehungsweise nur zur Hälfte passenden (haploidenten) Gewebemerkmalen aus dem Verwandtenkreis ausgewählt.

Arbeitssituation im Reinraum des Stammzelllabors an der Sterilwerkbank. (Foto: Medizinische Klinik II, UKT)

Arbeitssituation im Reinraum des Stammzelllabors an der Sterilwerkbank. (Foto: Medizinische Klinik II, UKT)

Wie genau die Regeneration der Blutbildung abläuft, wie sie reguliert wird und warum Rückfälle der Leukämieerkrankung nach allogener Stammzelltransplantation seltener auftreten als bei alleiniger Chemotherapie erforschen Möhle und Faul in Kooperation mit weiteren Abteilungen und Kliniken des UKT. "Erst in letzter Zeit beginnt man zu verstehen, wie der Therapieeffekt wirklich zustande kommt", sagt Möhle. In der Diskussion steht vor allem die Zusammensetzung des Transplantates. "Was in erster Linie für die Regeneration der Blutbildung zählt, sind die Stammzellen, sie sind in ihrer Menge und Qualität entscheidend", sagt Faul. Er betont aber auch die wichtige Rolle anderer Zelltypen, die mit dem Spenderblut isoliert werden, für einen dauerhaften Therapieerfolg und das Vermeiden eines Rückfalles der Leukämie.

Das Immunsystem hat Schlüsselstellung

Die Natürlichen Killerzellen im Spenderblut sind ausdrücklich erwünscht. Sie setzen ihre Arbeit als Teil des Immunsystems auch im Empfängerblut fort und unterstützen dadurch die Therapie. T Lymphozyten, die ebenfalls Leukämiezellen attackieren können, würden bei einer haploidenten Transplantation zunächst stören, sie werden im Labor aus dem Transplantat entfernt und sollen sich nur ganz langsam regenerieren, um keine Abstoßungsreaktion hervorzurufen. Weiteren, sich positiv auswirkenden Zellen und Faktoren sind die Forscher auf der Spur. "Wir untersuchen in unseren klinischen Studien, wie wir immunologische Komponenten noch besser nutzen und steuern können", so Faul.

Ein Wunschziel ist die Generierung von Immunzellen, die beim Empfänger gezielte Aufgaben übernehmen. Sie könnten zum Beispiel Viren bekämpfen, die sich massiv ausbreiten können, wenn etwa im Rahmen einer Leukämietherapie das Immunsystem zerstört wird. Faul nennt Beispiele: "Es gibt bereits T-Lymphozyten, die gegen Adeno- oder Cytomegalieviren aktiv sind." Die Herstellung solcher Immunzellen erfolgt im Labor. Kultivierte T-Lymphozyten werden mit Virusbestandteilen gereizt. Die Zellen, die besonders empfindlich auf diese Reize regieren, werden weiter kultiviert und für die Transplantation aufbereitet.

Stammzellen mobilisieren, isolieren, wiederverwenden

Ein anderer Ansatz geht davon aus, patienteneigene Stammzellen vor einer Hochdosistherapie zu gewinnen. Dem Patienten werden bestimmte Botenstoffe (Zytokinei) zugeführt, die möglichst viele Stammzellen im Knochenmark mobilisieren, sie im wahrsten Sinne des Wortes in Bewegung setzen. Sind sie erst einmal in größeren Mengen im Blutstrom unterwegs, können sie einfach mit einer Art Blutwäsche, der sogenannten Leukapherese, gewonnen werden. Sie werden eingefroren und dem Patienten nach der Hochdosis-Therapie wieder zugeführt. Durch diese Strategie werden die Stammzellen vor der schädigenden Wirkung der Therapie geschätzt und das blutbildende System des Patienten kann sich aus eigenen Mitteln wieder regenerieren. Auch hier gibt es vielversprechende Erfolge. "Etwa zwei Wochen nach der Transplantation entwickelt sich wieder eine stabile Hämatopoese", sagt Faul.

Noch besser wäre es, wenn man die Stammzellen außerhalb des Körpers vermehren könnte, bevor sie zur Regeneration wieder in den Körper gegeben werden, aber: "Die Stammzellvermehrung funktioniert bis jetzt leider nicht so gut, dass ein klinischer Nutzen entsteht, trotz verschiedener Ansätze, etwa durch Zugabe von Wachstumsfaktoren", sagt Möhle. Der ausbleibende Erfolg ist ein Grund dafür, dass die Arbeitsgruppe das Gebiet der Stammzellexpansion vor einigen Jahren verlassen hat und zurzeit nicht weiter verfolgt. "Wichtiger ist es, zu verstehen, wie Stammzellen mobilisiert werden und warum sie aus dem Blutstrom wieder gezielt in das Knochenmark zurückfinden", so Möhle.

Mit diesem Gerät (Barkey Plamatherm) werden Stammzelltransplantate aufgetaut. (Foto: Medizinische Klinik II, UKT)

Mit diesem Gerät (Barkey Plamatherm) werden Stammzelltransplantate aufgetaut. (Foto: Medizinische Klinik II, UKT)

Der Natur der Stammzellen auf den Grund gehen

Verstärkt hat das Team die Arbeiten zur Stammzell-Charakterisierung. "Bis heute weiß zum Beispiel keiner, wie sich beim Menschen Stammzellen sicher von anderen Zellen unterscheiden lassen", sagt Möhle. Die Ergebnisse sollen eines Tages dazu beitragen, Gewebe komplett zu regenerieren und unterschiedliche Zelltypen zu generieren. Hierbei arbeiten Möhle und Faul mit Dr. Hans-Jörg Bühring zusammen, der die Arbeitsgruppe Stammzellcharakterisierung leitet. "Er ist ständig auf der Suche nach bisher unbekannten Oberflächenstrukturen, die Stammzellen noch besser definieren", ergänzt Möhle.

Im Visier der Forscher sind neben den blutbildenden auch mesenchymale Stammzellen, die sich in Fett-, Knorpel-, Sehnen- oder Muskelzellen differenzieren können. "Über sie ist noch weniger bekannt als über hämatopoetische Stammzellen, aber sie können immerhin kultiviert werden und es gibt Hinweise auf immunregulierende Effekte", sagt Faul. Auch hier treiben die Tübinger Wissenschaftler die Charakterisierung voran und loten klinische Optionen aus.

leh - 03.04.07
© BIOPRO Baden-Württemberg GmbH, Erstveröffentlichung unter www.bio-pro.de<, dem Biotech/Life Sciences Portal des Landes Baden-Württemberg. Alle Rechte vorbehalten.

Weitere Informationen:

Universitätsklinikum Tübingen
Medizinische Klinik II
Otfried-Müller-Straße 10
72076 Tübingen
Fax: : 07071 29-3671

Klinische Stammzelltransplantation
Dr. Christoph Faul
Telefon: 07071 29-84087
christoph [dot] faul [at] med [dot] uni-tuebingen [dot] de

Experimentelles Stammzelllabor
PD Dr. Robert Möhle
Telefon: 07071 29-83179
robert [dot] moehle [at] med [dot] uni-tuebingen [dot] de