00:00:00: Barbara Strobl Stell dir vor, du schneidest einen kleinen Steckling von einer Pflanze ab, ein unscheinbares Stück, und doch trägt es alles in sich, was es braucht, um zu einer neuen vollständigen Pflanze heranzuwachsen. Genau dieses Prinzip begegnet uns auch im menschlichen Körper: die Stammzellen. Stammzellen besitzen die besondere Fähigkeit, sich je nach Bedarf des Körpers in unterschiedliche spezialisierte Zelltypen eines Organs zu entwickeln. Doch woher weiß eine Stammzelle eigentlich, was aus ihr werden soll? Die Antwort liegt in ihren Genen. Obwohl jede Zelle den exakt gleichen Bauplan besitzt, übernimmt die Genetik die gezielte Steuerung darüber, welche Abschnitte der DNA aktiviert werden, um aus einer Alleskönner-Zelle eine spezialisierte Zelle zu machen. Willkommen zu einer neuen Folge von „Der Code des Lebens“. Mein Name ist Barbara Strobl und ich spreche hier jeden Monat mit spannenden Gästen aus der Welt der Genomforschung. Unser heutiger Gast ist Frau Prof. Magdalena Götz. Sie ist Direktorin des Instituts für Stammzellforschung am Helmholtz-Zentrum in München, sowie Professorin am Institut für Physiologische Genomik an der Ludwig-Maximilians-Universität München. In ihrer Forschung beschäftigt sie sich mit Stammzellen, vor allem mit den Stammzellen des Gehirns. Frau Prof. Götz, hallo und herzlich Dank, dass Sie heute dabei sind.

00:01:28: Magdalena Götz Hallo, sehr gerne.

00:01:30: Barbara Strobl Zu Beginn würde mich interessieren, was sie motiviert hat, Stammzellen zu erforschen.

00:01:35: Magdalena Götz Ja, ich bin Entwicklungsbiologin. Was heißt das? Das heißt, ich war schon immer fasziniert davon, wie sich etwas entwickelt. Also wie sich der ganze Organismus entwickelt, wie sich unser Gehirn entwickelt, insbesondere dann, wie sich unsere Nervenzellen entwickeln. Und in der Entwicklung werden die Zellen natürlich von Stammzellen produziert, die Sie schon angesprochen haben.

00:02:06: Barbara Strobl Dann lassen Sie uns erst einmal die Grundlagen klären. Also können Sie uns erklären, was eine Stammzelle genau ist?

00:02:13: Magdalena Götz Wie der Name sagt, ist eine Stammzelle wie so bei einem Bild von einem Baum oder auch in der Ahnenforschung eben diese Ahnenstammbäume, ist eine Stammzelle sozusagen am Stamm angesiedelt. Bildet dementsprechend die Verzweigungen, die Äste, die Blätter. Sie haben auch mit einem Pflanzenbild angefangen, dann passt das ja ganz gut. Jetzt ist dieses Bild auch ein bisschen irreführend. Denn eine Stammzelle muss sich immer selbst erneuern. Wenn jetzt zum Beispiel eine Stammzelle zwei Nervenzellen bildet, um in meinem Bereich zu bleiben, dann ist die Stammzelle ja weg. Und wir haben zwei Nervenzellen. Das ist gut und das ist auch während der Entwicklung sehr oft so. Aber eine Stammzelle hat eben auch die ganz grundlegende Eigenschaft, dass sie nicht nur bestimmte Zelltypen bilden kann, sondern eben auch, dass sie sich selbst erneuern muss, denn sonst ist sie ja verschwunden, wie eben angesprochen. Und dieses Bild der asymmetrischen Zellteilung, eine Stammzelle bildet also ein Neuron und sich selber bei der Teilung diese asymmetrische Zellteilung, die ist eben in diesem Baum-Bild mit der Stammzelle als Stamm nicht gut wiedergegeben, weil das sieht so aus, als ob wir dann am Schluss nur die Blätter haben. Gut. Also Stammzelle ist am Ursprung anderer Zellen. Sie muss sich selbst erneuern, das haben wir jetzt ausführlich behandelt. Und jetzt was bildet sie denn, die Stammzelle? Im Nervensystem bildet sie zum Beispiel Neuronen. Wir haben aber auch noch andere Zellen im Gehirn: Gliazellen. Die werden tatsächlich auch von den Stammzellen gebildet. Aber es werden bei Leibe nicht alle Zellen von derselben Stammzelle gebildet. Was meine ich damit? Unser Gehirn- und Nervensystem ist regionalisiert. Das heißt, wir haben unterschiedliche Bereiche des Gehirns oder auch des Rückenmarks, die verschiedene Aufgaben haben. Also im Hinterhirn wird zum Beispiel unsere Atmung, unser Atmungsrhythmus reguliert und ganz vorne im Gehirn, in der Großhirnrinde, geht es um unsere Sprache oder auch ums Sehnen und solche Sachen. Also unser Gehirn ist regionalisiert und die Stammzellen sind dementsprechend auch regionalisiert. Das heißt, die Stammzellen im Hinterhirn bilden die Neurone, die eben andere Eigenschaften haben, als die Stammzellen im Vorderhirn, die in der Großhirnrinde dann sogenannte Pyramidenzellen und eben verschiedene Gliazellen bilden. Das ist eine Besonderheit des Nervensystems, dass eben diese Stammzellen auch regionalisiert sind und von daher gibt es keine neurale Stammzelle, die jetzt alle Zellen des Nervensystems bilden würde.

00:05:27: Barbara Strobl Im Zusammenhang mit Stammzellen fallen auch sehr häufig die Begriffe embryonal, adult, totipotent und pluripotent. Können Sie diese Begriffe für uns noch einordnen und erklären?

00:05:39: Magdalena Götz Was ich jetzt beschrieben habe wäre so der Klassiker einer multipotenten Stammzelle. Typischerweise bilden multi – multi heißt einfach nur viel – bilden multipotente Stammzellen die Zellen eines Organs. Mit der Einschränkung, die ich jetzt gerade beschrieben habe, nicht jede Stammzelle bildet alle. Typische multipotente Stammzellen sind auch adulte Stammzellen. Da sind am bekanntesten die hämatopoetische Stammzellen, also die Stammzellen des Blut- und Immunsystems, die werden ja auch in der Klinik eingesetzt, die tatsächlich im Prinzip alle Zellen des Blut- und Immunsystems bilden können. Und wir wissen ja, da gibt es Transplantationsmöglichkeit, um eben tatsächlich bei Leukämie-Patient:innen das Blut- und Immunsystem tatsächlich zu ersetzen durch Stammzellen. Jetzt haben wir aber immer noch nicht die totipotenten und die pluripotenten angesprochen. Totipotente sind die, die alles können, die also einen ganzen Organismus bilden können. Und da gibt es eigentlich nur eine Zelle und vielleicht ihre nächsten zwei bis vier oder acht Nachkommen, und das ist die befruchtete Eizelle. Die befruchtete Eizelle kann nicht nur alle Gewebe unseres Körpers bilden, sondern sie kann auch sogenanntes extraembryonales Gewebe bilden. Das ist das Gewebe, was wichtig ist für die Einnistung des Embryos in die Gebärmutter. Nun gibt es ja dann noch die berühmten pluripotenten embryonalen Stammzellen. Die embryonalen Stammzellen sind pluripotent und das beste Beispiel für pluripotente Stammzellen sind die embryonalen Stammzellen. Diese Zellen können auch ganz viele Organe bilden, eigentlich alle des Körpers. Sie können aber nicht dieses extraembryonale Gewebe bilden. Da gibt es inzwischen auch Tricks, wie man das vielleicht doch erreichen kann, aber im Prinzip sind sie dazu nicht in der Lage. Und jetzt kommen wir eben zu ein bisschen dieser Verwirrung, denn pluri heißt einfach auch viel – multi heißt viel, pluri heißt viel – und die bilden ja auch jeweils viel. Nur die pluripotente Stammzelle kann halt wirklich alle Gewebe unseres Körpers bilden. Die pluripotente Stammzelle ist auch ein In-vitro-Artefakt. „In vitro“ heißt einfach in der Zellkulturschale, wo diese Zellen auch gezüchtet werden. Und „Artefakt“ heißt einfach, dass sie so in vivo im Organismus nicht vorkommen. Denn während der Entwicklung, wenn wir mal kurz auf die Reise gehen von der totipotenten Stammzelle, die befruchtete Eizelle, die teilt sich ein paar Mal, in erst den zwei Zellen, dann vier, dann acht, dann 16 und dann geht die Reise weiter. Es bilden sich bestimmte Keimblätter aus und die Zellen am Ursprung dieser Keimblätter, das wären dann die Zellen der sogenannten Blastozyste und aus denen werden die embryonalen Stammzellen, die pluripotenten Stammzellen, gewonnen und in vitro dann vermehrt.

00:09:16: Barbara Strobl Sie haben jetzt schon mehrfach die Unterschiede zwischen den einzelnen Organen angesprochen. Wie ist denn hier die Verteilung von den Stammzellen? Gibt es Organe mit besonders vielen oder besonders wenigen Stammzellen im Erwachsenen?

00:09:29: Magdalena Götz Ja, nicht jedes Organ hat auch adulte Stammzellen. Das hängt damit zusammen, dass manche Organe aus Zellen bestehen, die in Neudeutsch einen hohen Turnover haben, die also eine befristete Lebenszeit haben und ständig wieder erneuert werden. Da wir schon übers Blut- und Immunsystem gesprochen haben, ganz klar, das ist so ein Organ, wenn auch flüssig, aber die Haut ist der Klassiker dafür. Denn unsere Haut wird alle drei bis vier Wochen völlig ausgetauscht. Das heißt, wir haben immer einen neuen Mantel an, schickerweise. Und da brauchen wir natürlich viele Stammzellen, die eben diesen ständigen Turnover auch sicherstellen. Dann haben wir andere Organe, wie zum Beispiel die Bauchspeicheldrüse. Da scheint es keine Stammzellen zu geben. Ja, und dann ist das zweite klassische Beispiel natürlich das Gehirn, wo man lange Zeit gemeint hat, da gibt es auch keinerlei Stammzellen im Erwachsenenzustand. Denn unser Gehirn ist ja so kompliziert und das wäre ja dann ganz gefährlich, wenn da neue Nervenzellen gebildet werden würden. Und die würden ja die ganz komplizierten neuralen Netzwerke ganz durcheinanderbringen. Sie merken schon, an dem Ton meiner Rede hier, das stimmt natürlich so nicht. Und im Gegenteil, man weiß, dass das Einbauen von neuen Nervenzellen auch einen Mechanismus der Plastizität darstellt. Lange Rede, kurzer Sinn: Es gibt also nicht nur bei Zebrafischen, nicht nur bei anderen Tieren, sondern auch bei Menschen gibt es neurale Stammzellen auch im Erwachsenengehirn. Das ist die gute Nachricht. Die schlechte Nachricht ist, es gibt nur wenige und nur in ganz bestimmten Regionen des Gehirns. Und damit sind wir wieder bei der Regionalisierung. Denn eine dieser Regionen ist zum Beispiel für die Experten, jetzt der sogenannte „Gyrus dentatus“, der ist in einem Teil des Vorderhirns, der sehr viel in Lernen und Gedächtnis involviert ist. Da gibt es Stammzellen und auch aktive Stammzellen, die zeitlebens neue Nervenzellen bilden. Das werden so im Alter ein bisschen weniger und am Ende auch sehr viel weniger. Aber die sind da, die können Nervenzellen bilden. Aber sie bilden halt nur die Nervenzellen dieser Region.

00:12:23: Barbara Strobl Genau, auf das Gehirn möchte ich nachher auch gerne noch mal zurückkommen, noch zu den Grundlagen, noch schnell die Frage: Wie weiß denn eine Stammzelle, in was für einen Zelltyp sie sich entwickeln soll?

00:12:36: Magdalena Götz Ja, da gibt es wie immer zwei grundlegende Prinzipien, die auch beide wichtig sind. Das eine ist die intrinsische Information, die die Zelle hat. Also eine neurale Stammzelle, die hat halt Gene aktiviert, die ihr sagen, du sollst jetzt Neurone bilden und Gliazellen bilden. Eine Blutstammzelle hat eben andere Gene aktiviert, also die intrinsische Information, Genexpression. Aber natürlich wird die auch beeinflusst von der Umgebung und die nennt man jetzt für die Stammzellen sehr oft die „Stammzellnische“, die eben ganz wichtig ist, auch um die Stammzellen zum Beispiel zu erhalten, sowohl im Knochenmark, wo die Stammzellen des Blut- und Immunsystems sich aufhalten, als auch in der bestimmten Nische im Gehirn, wo Stammzellen vorhanden sind. Da werden ganz spezielle Faktoren eben gemacht, die die Stammzellen sozusagen unreif halten und sie in diesem Stammzellzustand halten. Deshalb kann man Stammzellen zum Beispiel nicht einfach rausnehmen, dann verändern sie sich. Aber man hat mittlerweile Kultivierungsmethoden gefunden, wie man Stammzellen des Gehirns zum Beispiel doch rausnehmen kann und dann in der Zellkulturschale unter Zugabe bestimmter Faktoren kann man diese Stammzellen weiter vermehren.

00:14:13: Barbara Strobl Und dann noch eine letzte Frage zu den Grundlagen, bevor wir dann zum Gehirn übergehen: Können Sie erklären, was eine Stammzellentherapie ist und für welche Art von Erkrankungen diese eingesetzt werden kann?

00:14:25: Magdalena Götz Ja, also da könnte ich jetzt dann einen einstündigen Vortrag dazu halten, denn es gibt natürlich nicht die Stammzellentherapie. Also prinzipiell ist eine Stammzellentherapie eine Therapie, in der Stammzellen eingesetzt werden, um bestimmte Zelltypen zu ersetzen. Mit allem, was wir gesagt haben. Jetzt gibt es aber da eben sehr unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten und oft werden auch nicht Stammzellen eingesetzt, sondern vielleicht Ihre direkten Nachkommen. Aber der Klassiker der Stammzellentherapie ist tatsächlich die Transplantation von hämatopoetischen Blut- und Immunsystem-Stammzellen in Leukämie-Patienten. Und das ist ja auch das, was seit vielen Jahren in der Klinik ist. Das heißt, aufgrund der Mutationen, die zum Krebs Leukämie führen, werden die Stammzellen und das vorhandene Blut- und Immunsystem der Patienten abgetötet durch Bestrahlung. Und es werden dann neue Spender Stammzellen und auch sozusagen Zellen, die sich schneller teilen und helfen, ganz schnell erstmal auch Blut- und Immunzellen zu bilden, sodass der Patient:in überleben kann. Also diese Mixtur von Stammzellen und anderen Zellen wird transplantiert und bildet dann tatsächlich ein neues, gesundes Blut- und Immunsystem, und das eben nicht nur einmal und übermorgen, sondern eben über einen langen Zeitraum. Das ist der Klassiker der Stammzelltherapie. Wenn wir aber nachher zum Beispiel vom Gehirn reden und da über Stammzelltherapien reden, dann werden wir sehen, dass da eigentlich gar nicht die Stammzellen eingesetzt werden, sondern ihre Nachkommen.

00:16:13: Barbara Strobl Genau, ich wollte jetzt eh auch auf das Gehirn übergehen. Das ist ja auch das Gebiet, in dem Sie sich in Ihrer Forschung sehr intensiv beschäftigen. Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, das Gehirn besteht eigentlich aus zwei unterschiedlichen Zelltypen, den Nervenzellen und den sogenannten Gliazellen, die Sie ja auch bereits erwähnt haben. Und vor allem diese Gliazellen sind ja da, glaube ich, auch besonders interessant, denn in der Vergangenheit wurden diese oft unterschätzt. Und heute weiß man ja auch dank Ihrer Forschung deutlich mehr darüber. Können Sie uns mal etwas genauer erklären, was Gliazellen genau sind und auch was ihre Rolle während der Gehirn-Entwicklung ist?

00:16:51: Magdalena Götz Ja, also die Gliazellen – das Wort kommt wirklich von so etwas wie Klebstoff – und als der Name entstanden ist und so die ersten Gliazellen beobachtet wurden, hat man tatsächlich gemeint, dass ist eben der Klebstoff zwischen den Nervenzellen. Insofern ist die Definition der Gliazellen tatsächlich alle anderen Zellen, außer den Nervenzellen, wenn man es jetzt so sagen möchte. Mittlerweile wissen wir, dass es viele Gliazellen gibt. Es gibt die Gliazellen, die den Ventrikel, wir haben ja im Gehirn einen flüssigkeitsgefüllten Hohlraum, der Ventrikel. Gliazellen kleiden den aus, bilden da eine Schicht, das wären die Ependymzellen. Dann gibt es Gliazellen, die ganz wichtig sind für unsere Nervenzellsignal-Weiterleitung, das sind die Oligodendrozyten. Die bilden so fetthaltige Schichten, das Myelin, um die Nervenzellfortsätze. Diese Ummantelung ist erstens wichtig für die Ernährung dieser langen Fortsätze, die ja zum Beispiel bei uns vom Gehirn bis ganz ins Rückenmark runtergehen kann, auch für bestimmte Nervenzellen, und das sind ja immerhin, also sagen wir mal, ein Meter kann das ja sein. So ein ganz dünner Fortsatz, der will dann auch umsorgt und umpflegt werden. Aber vor allem auch sind sie aufgrund ihrer Lipidhaltigkeit dann auch Isolatoren, wirklich wie bei so einem elektrischen Kabel, sodass dann die elektrische Erregung eben schneller weitergeleitet werden kann. Bisher habe ich jetzt vor allem über das erwachsene Gehirn und Rückenmark geredet. Dann gibt es noch die Astrozyten, das sind so sternförmige Zellen, das sagt der Name sozusagen übersetzt. Die sind wichtig an den Kontaktstellen zwischen Nervenzellen, die synaptische Kommunikation. Nervenzellen reden an Synapsen miteinander und bilden da eben diese neuronalen Netzwerke aus. Und da sind die Astrozyten sehr wichtig. Ja und jetzt gehen wir mal zurück. Zeitlich, sie hatten nach der Entwicklung ja nämlich gefragt auch. All diese Gliazellen, die entstehen natürlich während der Entwicklung. Und auch die Nervenzellen entstehen während der Entwicklung. Und während der Entwicklung gibt es einen Typ von Gliazellen, dann ursprünglich nur und das sind die radialen Gliazellen. Die sind also so lang gestreckt und durchspannen die Wand des Neuralrohres, wenn man so ausdrücken will, die ja dann so Bläschen entwickelt. Das werden dann unsere Gehirnregionen, die Gehirn-Vesikel. Und diese radialen Gliazellen, die hat man eben ursprünglich, wie man das so für Gliazellen gewohnt war, als reine Stützstrukturen gesehen, dass die vielleicht so diese Wand ein bisschen stützen und dass das eben so Leitungsstrukturen sind für neue Nervenzellen, die gebildet werden und dann entlang dieser Strukturen wandern zu ihren endgültigen Orten, wo sie eben hinmüssen. Und wir haben dann eben rausgefunden, dass aber diese radialen Gliazellen sich auch teilen, dass sie auch Neurone bilden und dass sie auch Gliazellen bilden können, dass sie also eben Stammzellen sind, während der Gehirnentwicklung. Wenn die Entwicklung aber abgeschlossen ist, dann verschwinden auch diese radialen Gliazellen in den meisten Regionen. Und dementsprechend haben wir in den meisten Gehirnregionen eben keine adulten Stammzellen mehr, sondern die radialen Gliazellen differenzieren sich aus, genauso wie wir es vorhin angesprochen hatten, bilden am Schluss der Entwicklung zum Beispiel zwei Nervenzellen oder bilden Ependymzellen, die das Gehirn auskleiden, den Ventrikel auskleiden und sind dann weg. Und somit haben wir eben dann auch keine Neubildung mehr von Nervenzellen in den meisten Regionen, sondern die Zellen wurden gebildet. Und damit müssen wir dann für den Rest unseres Lebens, also um jetzt einfach mal eine runde Zahl zu nennen, 100 Jahre lang müssen diese Zellen ihre Funktion ausführen.

00:20:39: Barbara Strobl Und jetzt gibt es ja auch viele Erkrankungen wie Schlaganfälle, Alzheimer oder Parkinson, wo eben genau diese Nervenzellen im Gehirn zerstört werden oder teilweise zerstört werden. Und es gäbe natürlich sehr hohes Interesse, diese auch reparieren zu können. Kann man jetzt mit Hilfe von diesen Erkenntnissen… ist man dem jetzt einen Schritt näher?

00:21:02: Magdalena Götz Ja, also man ist dem ganz sicher einen Schritt näher und wir leben in spannenden Zeiten, denn es gibt im Moment auch tatsächlich so viele klinische Versuche. Das sind noch Phase 1-Versuche überwiegend, manche Phase 2. Also noch am Anfang, aber es gibt so viele klinische Studien zur Zellersatztherapie im Nervensystem wie eigentlich noch nie. Also wir sind sehr viel weiter. Aber da wir bisher jetzt über die Stammzellen geredet haben und jetzt wissen wir, die kommen also nur in bestimmten Regionen vor und wir wissen auch, in bestimmten Regionen werden dann eben auch nur bestimmte Nervenzellen gebildet, ist es tatsächlich so, dass uns die adulten neuralen Stammzellen, also die adulten Stammzellen des Gehirns, hier jetzt nicht so viel weitergeholfen haben. Denn die sitzen eben in diesen Regionen und das sind jetzt leider nicht die Regionen, die meistens bei Schlaganfall betroffen sind, die bald in der Parkinson-Erkrankung betroffen sind. Und deshalb war erstmal, nachdem man diese adulten Stammzellen entdeckt hatte, war natürlich erstmal die Hoffnung groß: Ja, jetzt können wir die benutzen, um dopaminerge Nervenzellen für Parkinson-Patienten zu machen. Dopamin ist der Transmitter, den die Nervenzellen benötigen, also der Überträgerstoff, um mit den anderen Nervenzellen zu kommunizieren. Und das sind unter anderem ein wichtiger Zelltyp, ein wichtiger neuronaler Zelltyp, der bei Parkinson-Patient:innen abstirbt. Aber leider ging das eben nicht, denn wie gesagt, die adulten neuralen Stammzellen, die sitzen in ganz anderen Regionen und sie können eben keine dopaminergen Nervenzellen bilden. Aber während der Entwicklung, da werden natürlich dopaminerge Nervenzellen gebildet, von den Stammzellen, die eben während der Entwicklung da sind, den radialen Gliazellen. Und so haben auch die Ansätze begonnen, die jetzt in klinischen Versuchen sind, nämlich die Transplantation. Das heißt, man hat aus – und ich drücke das immer gerne, so ein bisschen brutal aus, weil es war der Anfang dieses Forschungszweiges und dieser klinischen Erfolge – aus abgetriebenen Föten aus dem ventralen Mittelhirn, wo eben diese Neurone gebildet werden, hat man nicht in Deutschland, weil in Deutschland war das nicht erlaubt, hat man Zellen genommen und die in Parkinson-Patienten transplantiert. Und dann hat man gefunden, das waren kleine Studien, nur wenige Patienten, aber bei manchen Patienten hat das wirklich geholfen und man konnte dann tatsächlich auch nach vielen Jahren, 15 bis 20 Jahren, dann sehen, dass in manchen Patienten diese Nervenzellen tatsächlich überlebt haben, dass die eben den Transmitter bilden, den ich erwähnt hatte, den Überträgerstoff Dopamin und dass das also ein Ansatz ist, wie man abgestorbene Nervenzellen ersetzen kann. Und jetzt hat man natürlich ganz tolle neue Quellen dafür, deshalb muss man Gott sei Dank nicht mehr solche Zellquellen benutzen, aber es war der Anfang.

00:24:31: Barbara Strobl Ein kurzer Einschub zum rechtlichen Stand: In Deutschland ist die Forschung an embryonalen Stammzellen streng limitiert und Therapien mit ihnen an Patientinnen und Patienten sind komplett verboten. Forschende dürfen hierzulande keine neuen Stammzellen aus Embryonen gewinnen. Erlaubt ist lediglich die Erforschung von Stammzellen, die unter strengsten Auflagen aus dem Ausland importiert wurden. Die rechtlichen Grundlagen hierfür ergeben sich aus dem Embryonenschutzgesetz und dem Stammzellgesetz. Diese rechtlichen Hürden sind auch der Grund, warum die deutsche Forschung heute so stark auf die ethisch unbedenklichen induzierten pluripotenten Stammzellen setzt – also, auf künstlich erzeugte Stammzellen. Diese verhalten sich nahezu exakt wie embryonale Stammzellen, stammen aber ursprünglich aus bereits differenzierten Körperzellen, wie etwa einer einfachen Hautzelle.

00:25:32: Magdalena Götz Jetzt haben wir ja einerseits die pluripotenten Stammzellen, über die wir schon so schön geredet haben, die können ja in der Zellkulturschale jetzt auch differenziert werden in dopaminerge Neurone. Durch Zugabe auch wieder, wie wir vorhin besprochen haben, so bestimmter Wachstumsfaktoren und anderer Faktoren, werden die dann in diese Richtung entwickelt und es sind dann eben diese dopaminergen Neurone, die transplantiert werden und da laufen tatsächlich aktuell mehrere klinische Studien. Das heißt, jetzt können wir einfach noch mal ganz kurz auf diesen Begriff der „Stammzelltherapie“ zurückkommen. Das heißt, einerseits ist das eine Stammzelltherapie, denn die pluripotenten Stammzellen brauchen wir ja, und wir haben immerhin pluripotente Stammzellen von Menschen, also humane pluripotente Stammzellen brauchen wir ja, um diese dopaminergen Neurone zu generieren, deshalb ist es eine Stammzelltherapie, aber transplantiert in das Gehirn der Patienten werden dann eigentlich Nervenzellen, junge Nervenzellen.

00:26:56: Barbara Strobl Und verstehe ich das richtig, diese Nervenzellen, die sind dann eigentlich nicht körpereigene Zellen? Gibt es dann auch eine Immunreaktion auf diese Art von Therapie?

00:27:06: Magdalena Götz Genau, das ist absolut richtig, das sind keine körpereigenen Zellen, aber man hat mittlerweile eine Möglichkeit, diese Zellen körpereigen auch zu generieren, und damit kommen wir zu einem Stammzelltyp, den wir noch gar nicht besprochen hatten, nämlich den induzierten pluripotenten Stammzellen. Bevor ich was zu denen sage, aber noch kurz die Antwort auf Ihre Frage: Ja, man muss dann Immunsuppressionen geben, aber in milderer Form, und man hat wohl auch gefunden, dass man das so über die Jahre ausschleichen kann, in milderer Form als zum Beispiel, wenn eine Niere transplantiert wird oder ein Herz transplantiert ist, denn das Gehirn ist so ein bisschen abgekoppelt vom Immunsystem, nicht ganz natürlich, also natürlich können da auch T-Zellen rein und B-Zellen rein und Immunreaktionen ablaufen, aber es ist eben so teilweise geschützt davor, und deshalb sind die Immunreaktionen bei Transplantation ins Gehirn jetzt nicht ganz so stark. Jetzt komme ich zu den induzierten pluripotenten Stammzellen. Wir kennen pluripotente Stammzellen ja jetzt schon, und wir haben gesagt, die werden aus der Blastozyste gewonnen. Auch da wieder übrigens natürlich ein ethisches Thema, weil auch das wäre dann aus Zellen, die sich, wenn man sie intakt gelassen hätte, bei Menschen natürlich in einen Menschen entwickelt hätten. Also nicht jede einzelne Zelle, aber der frühe Embryo, aus dem man diese Zellen genommen hat. Auch hier wieder: Gott sei Dank müssen wir das nicht mehr so machen. Aber die induzierten pluripotenten Stammzellen sind pluripotente Stammzellen, die eben zum Beispiel aus einer Hautzelle induziert werden können. Wie kann man das induzieren? Durch sogenannte Reprogrammierung. Das heißt, eine Hautzelle ist ja eine sehr differenzierte Zelle, kann jetzt einfach umprogrammiert werden in eine pluripotente Stammzelle. Einfach, habe ich gesagt, und mittlerweile ist es auch tatsächlich wirklich relativ einfach, aber es war natürlich eine Revolution im Feld. Wie macht man das? Man nimmt wiederum gewisse Eiweiße, Proteine, die aber genregulatorische Funktionen haben. Das sind sogenannte Transkriptionsfaktoren, die regulieren, welche Gene exprimiert werden, also in Eiweiße übersetzt werden, und welche abgeschaltet werden, und bestimmen so die Zellidentität. Wir haben ja in jeder Zelle unseres Körpers dieselbe genomische Information, aber eine Leberzelle übersetzt natürlich ganz andere Gene in Eiweiße als eine Gehirnzelle. Und das wird durch diese Transkriptionsfaktoren reguliert. Umprogrammieren kann man jetzt Zellen, indem man jetzt in so eine Hautzelle die Transkriptionsfaktoren einbringt, die eben in pluripotenten Stammzellen besonders wichtig sind. Und die haben halt so viel Power, dass sie tatsächlich diese Hautzelle dann in pluripotente Stammzellen umprogrammieren können. Das gab natürlich den Nobelpreis dann vor ein paar Jahren an Shin‘ya Yamanaka, der das gefunden hat. Und in unserer kleinen Welt der Reprogrammierung haben wir sogar schon etwas vorher entdeckt, dass man eben auch Gliazellen des Gehirns, also des erwachsenen Gehirns, jetzt nicht die, die schon Stammzellcharakter haben, dann diese Sternförmigen, diese Astrozyten, dass man Gliazellen des Gehirns auch direkt in Nervenzellen umprogrammieren kann. Und das ist natürlich jetzt der andere Weg, wie man neue Nervenzellen generieren kann. Man kann also junge Neurone transplantieren und die integrieren sich dann auch. Oder man kann lokal die Gliazellen in neue Nervenzellen umwandeln. Und das wären dann übrigens auch körpereigene Zellen, denn man würde ja die Gliazellen des Patienten in neue Nervenzellen umwandeln. Und um den Bogen zu schließen, diese induzierten pluripotenten Stammzellen kann man natürlich jetzt auch aus dem Patienten herstellen. Man kann also eine Hautzelle nehmen oder heutzutage macht man das auch, indem man einfach ein Haar ausreißt und dann aus den Zellen, die da dranhängen, pluripotente Stammzellen macht, induzierte eben, diese dann wieder in, um bei dem Beispiel der Parkinson-Erkrankung zu bleiben, in dopaminerge Neurone ausdifferenziert und die dann transplantiert.

00:32:23: Barbara Strobl Okay, das heißt, man kann aus einer Gliazelle zum Beispiel die keine Stammzelle mehr ist, sondern eine fertig ausdifferenzierte Gliazelle, die so umprogrammieren, dass man damit beschädigtes Gewebe wieder reparieren kann.

00:32:37: Magdalena Götz Ja, also zumindest neue Nervenzellen bilden kann eben die Nervenzellen dieser Region. Das wäre, was wir so nennen, die direkte Reprogrammierung und indirekt wäre sozusagen, wir nehmen eine Hautzelle, machen daraus pluripotente Stammzellen – ist ja auch eine Reprogrammierung – und differenzieren die pluripotenten Stammzellen in die gewünschten Neurone und dann werden diese Neurone transplantiert. Das ist das, was schon in klinischen Versuchen ebenfalls ist, die klinischen Versuche, die laufen, die laufen mit normalen, embryonalen Stammzellen, aber es gibt auch welche, die mit induzierten pluripotenten Stammzellen laufen. In beiden Fällen werden eben die Neurone gemacht, dopaminerge zum Beispiel, aber auch andere, und die dann transplantiert. Also das ist schon auf dem Weg in die Klinik.

00:33:36: Barbara Strobl Und wie lange könnte das noch dauern, bis das sozusagen in die allgemeine medizinische Versorgung übernommen wird?

00:33:43: Magdalena Götz Ja, das ist immer die Gretchenfrage, aber auch Wissenschaftler und auch Mediziner, soweit ich weiß, ich selbst bin ja keine Medizinerin, ich bin ja Biologin, aber auch Wissenschaftler und Mediziner können nicht in die Zukunft schauen. Deshalb halte ich solche Zukunftsprognosen tatsächlich für nicht angebracht und teilweise auch gefährlich, weil man möglicherweise falsche Hoffnungen weckt. Natürlich ist das auf dem Weg zur Anwendung und es wird ja schon im Menschen und im Patienten weiterentwickelt. Aber wann es dann wirklich in der klinischen Alltagspraxis ankommt, ist einfach sehr schwierig zu sagen. Es sieht im Moment nach einer kurzen Zeitspanne aus, aber es kann immer unerwartete Hindernisse geben. Und umgekehrt diesen Ansatz, den wir auch zum Beispiel verfolgen, für die Reprogrammierung von Gliazellen im Gehirn in neue Nervenzellen, das habe ich vor 20 Jahren entdeckt und das war also völlig Science Fiction damals. Und diesen Ansatz konnten wir und ein ganzes Feld jetzt mittlerweile, viele Kolleg:innen, auch schon so weiterentwickeln, dass es vielleicht auch nur noch ein paar Jahre braucht, bis zu den ersten klinischen Versuchen. Also damit will ich nur sagen, manchmal geht was unheimlich schnell voran und hätte man gar nicht erwartet. Und manchmal gibt es kurz vor dem Ziel so unvorhergesehene Hürden, die man dann eben auch noch überwinden muss. Also es wird sicher kommen, aber wann, da würde ich mich gerne nicht aus dem Fenster lehnen.

00:35:31: Barbara Strobl Einige Punkte haben Sie eh auch schon erwähnt, aber ich wollte noch einmal gerne auf die unterschiedlichen ethischen Fragestellungen in diesem Fachbereich zu sprechen kommen. Wo sehen Sie denn persönlich so die Risiken oder Gefahren?

00:35:45: Magdalena Götz Also ich denke, bei der Stammzellforschung gibt es wirklich wenige Risiken in dem Bereich, in dem ich arbeite. Es gibt natürlich Stammzellforschung, die sich mit der frühen Entwicklung eines Organismus beschäftigt. Also wie werden die Keimblätter gebildet und wie kann vielleicht ein ganzer Embryo gebildet werden. Und das sind auch Untersuchungen, die auch mit menschlichen Zellen ablaufen. Da gibt es sogenannte Gastruloids, das sind jetzt so ganz frühe Entwicklungsstufen. Da kommt man sicher in ethische Bereiche. Wie weit soll man gehen, wie weit darf man das erlauben, wie weit können da sozusagen menschliche Embryonen irgendwann mal gebildet werden. Also das ist sicher ein sehr ethisch relevanter Bereich. In unserer Forschung, wenn wir Nervenzellen bilden oder auch Kolleg:innen, die mit Blutstammzellen arbeiten, sind die Stammzellen doch sehr beschränkt auf dieses Organ eben oder sogar auf bestimmte Zelltypen. Wir stellen sie eben aus den induzierten pluripotenten Stammzellen her, die sind ethisch kaum bedenklich, weil sie eben aus differenzierten Zellen gewonnen wurden. Natürlich werden die Spender… willigen ein und geben ihre Zellen für das. Aber da muss man immer schauen, dass alles ordentlich und mit Einwilligung funktioniert. Dafür haben wir ja auch Ethik-Komitees. Alles, was man mit menschlichen Zellen macht, braucht eine Genehmigung eines solchen Komitees. Genauso wie Tierversuche brauchen natürlich auch Genehmigung. Und Tierversuche sind natürlich in diesem Sinne natürlich auch ethisch relevant. Will man Tierversuche machen, um eben Heilmittel zu finden für den Ersatz von Neuronen oder möchte man das nicht? Also das sind die Bereiche. Es gab auch noch Fragen und Diskussionen und auch eine Stellungnahme der Leopoldina, zum Beispiel an der ich mitgearbeitet habe und in der ich bin. Eine Akademie hier in Deutschland, die Leopoldina, gab es auch eine Stellungnahme zu den sogenannten Organoiden. Die eben also Gehirn-Organoide manchmal genannt werden, das ist aber sehr irreführend, weil es eigentlich nur auch da wieder bestimmte Zellen sind. Das sind keine Gehirne, es sind nicht mal Teile von Gehirnen, sondern es sind eben aus Stammzellen gebildete kleine Gruppen von Nervenzellen und Gliazellen, sagen wir mal so. Aber das sind dann so Bereiche, wo man dann als mit Kollegen diskutiert oder eben dann auch versucht, die Öffentlichkeit zu informieren, eben genau dass diese sogenannten Brain Organoids eben tatsächlich mit Gehirnen wirklich sehr wenig gemeinsam haben.

00:39:08: Barbara Strobl Zum Abschluss wüsste ich noch gerne, welche Entwicklungen – wir haben jetzt viele besprochen – Sie in der Stammzellenforschung zurzeit für besonders vielversprechend halten.

00:39:19: Magdalena Götz Ja, ich bin schon sehr begeistert, welche Fortschritte die Ansätze für den Ersatz von Nervenzellen gemacht haben. Und da halte ich alle Ansätze für wichtig und vielversprechend, also wie wir auch diskutiert haben, sowohl die Transplantation als auch diese Reprogrammierung von Gliazellen und je mehr Ansätze es gibt, umso besser. Also das finde ich nach wie vor sehr begeisternd, denn wir müssen uns vor Augen führen, dass man eben eigentlich Erkrankungen, bei denen in größerer Anzahl Nervenzellen absterben, kaum behandeln kann, bisher immer noch und wenn es da dann mal Behandlungsmöglichkeiten gibt, das finde ich schon besonders spannend, besonders vielversprechend. Und das hängt natürlich mit der großen Revolution zusammen, dass wir heute wissen, dass wir im Prinzip eigentlich jede Zelle in eine andere umwandeln können. Und das ist schon auch ein besonders spannendes Gebiet, weil natürlich geht es auch nicht immer so einfach, wie ich das hier darstelle… muss man schon viel forschen und friemeln und ausprobieren, aber das eröffnet natürlich wirklich ungeahnte Möglichkeiten. Die Reprogrammierung ist ja auch ein Ansatz zum Beispiel nach Herzinfarkt, sodass man aus den Zellen, die dann die Narbe bilden im Herzgewebe, wieder neue Herzmuskelzellen herstellt. In der Krebstherapie ist die Reprogrammierung ein ganz spannendes Gebiet, in dem Krebszellen zu Immunzellen umprogrammiert werden, die dann detritic cells, dentritische Zellen für die Experten, das sind Immunzellen, die sind darauf spezialisiert, Antigene zu präsentieren. Und Krebszellen entziehen sich ja dem Immunsystem. Wenn die jetzt aber umgewandelt werden in diese Immunzellen durch Reprogrammierung, dann präsentieren sie, wie so im Leuchtfeuer, ihre Antigene und können vom Immunsystem dann eben attackiert werden. Also das ist ein Gebiet, das so viele Anwendungsmöglichkeiten hat und auch konzeptionell so viel interessante Fragestellung, dass ich das eben besonders begeistern finde und auch besonders vielversprechend für die Zukunft.

00:42:01: Barbara Strobl Ganz herzlichen Dank für das spannende Gespräch, Frau Prof. Götz.

00:42:05: Magdalena Götz Sehr gerne!

00:42:06: Barbara Strobl Das war „Der Code des Lebens“, produziert von GHGA, dem Deutschen Humangenom-Phänomarchiv. Bis zum nächsten Mal!