Stammzellen

Humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSCs) gelten als vielversprechendes Werkzeug in der Medizin: Künftig sollen sie die Therapie von vielen Leiden wie etwa neurodegenerativen Erkrankungen ermöglichen. Nach wie vor ist jedoch die Herstellung großer Mengen an hiPSCs eine Herausforderung. Forschende des Fraunhofer-Translationszentrums für Regenerative Therapien TLZ-RT am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (Fraunhofer ISC) haben nun einen Bioreaktor entwickelt, mit dem eine automatisierte Langzeitkultivierung von hiPSCs gelingt.

Nicht alle Gene im Körper sind dauerhaft angeschaltet, viele bleiben stillgelegt, bis sie durch verschiedene Prozesse aktiviert werden. Auslöser können äußere Einflüsse wie der Lebensstil sein, aber auch Erkrankungen und deren Behandlungen. Ein aktuelles Beispiel sind die blutbildenden Stammzellen im Knochenmark. Sie werden erst aktiviert, wenn der Organismus vermehrt rote Blutkörperchen aufbaut, beispielsweise während einer Schwangerschaft oder nach einem größeren Blutverlust. Forschende der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen und der University of Texas (USA) zeigen in ihrer kürzlich in „Science" veröffentlichten Studie (1), dass genetische Elemente, sogenannte Retrotransposons, für die Aktivierung der blutbildenden Stammzellen zuständig sind.

Die Technische Universität (TU) Dresden und die Dresdner Hochschulmedizin unterstützen eine internationale klinische Phase-II-Studie in Kanada zur Untersuchung der Wirksamkeit mesenchymaler Stammzellen (MSC) bei der Reduktion der Sterblichkeit von Sepsispatient:innen. Fast 300 erwachsene Betroffene mit septischem Schock nehmen an dieser Studie teil.

Forschungsministerin Bettina Stark-Watzinger will mehr Forschung an Embryonen und Stammzellen ermöglichen. Die FDP-Politikerin setzt sich für die Überarbeitung des mehrere Jahrzehnte alten rechtlichen Rahmens ein. „Denn angesichts der rasanten Fortschritte in der Zellbiologie und der medizinischen Forschung – auch im internationalen Vergleich - ist er nicht mehr zeitgemäß“, heißt es in einem Papier ihres Ministeriums, über das zuerst die „Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung“ berichtete.

Neurologische Erkrankungen wie Trauma, Schlaganfall, Epilepsie und verschiedene neurodegenerative Krankheiten führen zu einem unumkehrbaren Verlust von Nervenzellen, den Neuronen. Damit beinträchtigen sie die Gehirnfunktion stark. Obwohl diese Erkrankungen weltweit stetig zunehmen, fehlen immer noch effektive Behandlungsoptionen. Die Ursachen sind zum einen, dass verlorene Nervenzellen nicht ersetzt werden können und zum anderen, dass Zellen um die Verletzung herum möglicherweise nicht förderlich für die Genesung sind.

Etwa 3 Wochen nach der Empfängnis beginnt das menschliche Herz sich zu formen. Damit liegt die frühe Phase der Herzentwicklung in einer Zeit, in der viele Schwangerschaften noch unbemerkt bleiben. Auch deshalb sind viele Details der Herzbildung unbekannt. Untersuchungen an Tieren lassen sich ebenfalls nur bedingt auf Menschen übertragen. Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat Stammzellen angeregt, die Entstehung des menschlichen Herzens nachzubilden. Das Ergebnis ist ein Organoid, eine Art Miniatur-Herz. Damit lassen sich die früheste Phase der Entstehung unseres Herzens studieren und Erkrankungen erforschen.

Forschende der Hokkaido-Universität haben einen Schritt in Richtung Heilung von Gehirnzellen gemacht. Sie verwenden Hydrogel-Materialien in Kombination mit neuralen Stammzellen, um neues Hirngewebe zu züchten. Neurale Stammzellen sind Stammzellen im Nervensystem, mit der Fähigkeit zur Selbsterneuerung und zur Bildung differenzierter Vorläuferzellen, aus denen unter anderem Nervenzellen entstehen. Hydrogele sind meist hochporöse Kunststoffe, die mit Wasser gefüllt sind.

Das Weiss-Kruszka-Syndrom ist eine seltene neurologische Entwicklungsstörung, die durch kraniofaziale Anomalien, Entwicklungsverzögerung und autistische Merkmale gekennzeichnet ist. Forschende am Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Keck School of Medicine der University of Southern California (USC) haben den molekularen Mechanismus des Weiss-Kruszka-Syndroms aufgedeckt: Die Mutation im Gen ZNF462 führt dazu, dass die Spezifikation der neuralen Abstammungslinie während der frühen Embryonalentwicklung nicht erhalten bleibt. Die Studie, die am Krankheitsmodell in Mauszellen durchgeführt wurde, erschien in Nature Cell Biology. (1)

Blutgefäße, Nervenbahnen oder ganze Nieren aus dem 3D-Drucker – was sind die neuesten Entwicklungen? Prof. Dr. Ute Schepers, Wissenschaftlerin am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), zeigte beim virtuellen eHealth Forum Freiburg 2022 anhand von Beispielen das enorme Potenzial der Biomedizin auf. Während sich künstliche Haut, Hornhäute, Knorpel oder Kniescheiben schon in der klinischen Anwendung befinden, braucht es bis zur Herstellung ganzer Organe noch Zeit. Ganz oben auf der Agenda: das Herz.

Bei der Behandlung von Patient:innen mit seltenen gastroenterologischen Erkrankungen ist häufig eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit von Chirurgie und Gastroenterologie sowie weiterer Fachdisziplinen ein entscheidender Faktor für den Therapieerfolg. Auf einem von Takeda unterstützten Symposium anlässlich des Deutschen Chirurgenkongresses (DCK) diskutierten Expert:innen über die verschiedenen Aspekte der inter- disziplinären Teamarbeit insbesondere bei Patient:innen mit Morbus Crohn und komplexen perianalen Fisteln. Zudem stellten sie die verschiedenen etablierten und neuen Therapieoptionen sowie eigene Erfahrungen aus dem Praxisalltag vor.

Forscher:innen des Herzzentrums der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) unter der Leitung von Prof. Dr. Samuel Sossalla, Leiter der Arbeitsgruppe Kardiovaskuläre experimentelle Elektrophysiologie und Bildgebung, und Prof. Dr. Katrin Streckfuß-Bömeke, Leiterin der Arbeitsgruppe Translationale Stammzellforschung, beide Klinik für Kardiologie und Pneumologie der UMG, ist es gelungen, einen neuen Entstehungsmechanismus von Herzrhythmusstörungen bei Herzschwäche aufzudecken.

Knorpeldefekte durch Sport sind eine ernste Sache. Gerade im Fußball, Handball, beim Skifahren und zum Teil auch in den Laufsportarten haben Sportler:innen damit zu kämpfen. Während die Diagnose bei Leistungssportler:innen oft das Ende der Karriere bedeuten kann, droht Freizeitsportler:innen bei nicht korrekter Behandlung und Rehabilitation eine frühzeitige Arthrose und Unbeweglichkeit. Oft kommen Sportler:innen um die 50 zum Arzt, weil sie im Alter zwischen 30 und 40 mehrfach Knorpeldefekte, zum Beispiel an Knie oder Sprunggelenk erlitten haben. Was es Neues aus der Knorpelforschung gibt, welche Relevanz Operationen und Therapien mit gezüchteten Knorpelzellen, Kollagen- und Hyaluron-Matrices haben, darüber berichtet Univ.-Prof. Dr. Stefan Nehrer, Dekan der Fakultät für Gesundheit und Medizin der Donau-Universität Krems, auf dem 37. GOTS Kongress in Berlin.

Der reine Mono-Wirkstoff 1,8-Cineol wirkt möglicherweise inhibitorisch auf die Hauptprotease von SARS-CoV-2. Darauf deuten neuere In-silico-Bindungsassays, nach denen der pflanzenbasierte Wirkstoff Cineol die Replikation des Virus vermindern könnte (1, 2). Eine In-vitro-Untersuchung, in der die antiinflammatorische und indirekt antivirale Wirkung von 1,8-Cineol im Poly(I:C)-Infektionsmodell (imitierte Infektion mit RNA-Viren), gezeigt wurde, lässt auf die Möglichkeit einer Anwendung von Cineol bei Infektionen durch Viren schließen (3).

Mit 9.690.750 registrierten Blutstammzellspenden konnte das Zentrale Knochenmarkspender-Register Deutschland (ZKRD) seinen bislang größten Erfolg verbuchen und ist nun das weltweit größte nationale Spenderregister. Das geht aus den aktuell veröffentlichten Zahlen des ZKRD hervor. Fast 3 Jahrzehnte nach der Gründung erreicht das ZKRD einen weiteren Meilenstein: Unter Berücksichtigung der registrierten Stammzellspender:innen sowie der Nabelschnurblutspenden kann das ZKRD für nationale Spendersuchen weltweit auf die meisten Daten zurückgreifen und ist damit das größte nationale Spenderregister. Gleichzeitig ist Deutschland auch das Land mit den meisten potenziellen Blutstammzellspender:innen: Insgesamt sind rund 20% aller Erwachsenen im Spendenalter zwischen 18 und 60 Jahren als Spender:in registriert. Im Jahr 2021 zählte das ZKRD insgesamt 512.155 neue Registrierungen.

Patient:en mit Morbus Crohn leiden häufig unter perianalen Fisteln (1) und haben oft jahrelange frustrane Behandlungsversuche hinter sich, insbesondere bei komplexer Natur der Fisteln. Nun bietet die allogene Stammzelltherapie Darvadstrocel eine gute Chance auf einen langfristigen Verschluss komplexer perianaler Crohn-Fisteln unter Erhalt der Sphinkterfunktion (1-4). Wirksamkeit und Sicherheit von Darvadstrocel wurden in der ADMIRE-CD-Studie für bis zu 104 Wochen nach der Anwendung belegt (1, 3, 4). Im Rahmen des diesjährigen European Colorectal Congress (ECC) stellte Prof. Oliver Schwandner, Regensburg, Studienergebnisse sowie aktuelle Daten aus Fallserien im Real-World-Setting zur Langzeit-Wirksamkeit und Sicherheit der Stammzelltherapie vor.

Vergleichsweise häufige Variationen im Erbgut erhöhen das Risiko, dass ein Mensch im Laufe seines Lebens an einer akuten myeloischen Leukämie (AML) erkrankt. Dies konnte ein internationales Forscherteam erstmals in der bislang größten AML-Studie zeigen. Geleitet wurde die Studie von Forschenden der Newcastle University, der Icahn School of Medicine at Mount Sinai (ISMMS, New York), des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden und am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC). Die Ergebnisse liefern die Basis, um für die Erkrankung wichtige biologische Mechanismen zu erforschen und künftig möglicherweise präventive und verbesserte therapeutische Strategien zu entwickeln. Die Studie, in deren Rahmen das Genom von gut 4.000 AML-Erkrankten und rund 10.500 gesunden Personen analysiert wurde, erschien im Fachmagazin Nature Communications.

Ein internationales Team unter deutsch-französischer Leitung hat aufgedeckt, dass Mutationen im Gen ONECUT1 Formen von Diabetes auslösen können. Solche Gendefekte führen zur Fehlfunktion der Bauchspeicheldrüse und beeinträchtigen die Insulin-Produktion der Betazellen. Die Studie, an der Forschende des Universitätsklinikums Ulm federführend beteiligt waren, wurde in „Nature Medicine“ veröffentlicht (1). Die Ergebnisse der wissenschaftlichen Arbeit helfen bei der Personalisierung von Diabetes-Therapien.

Mukopolysaccharidose Typ I Hurler (MPS-IH) wird durch einen Mangel an alpha-L-Iduronidase (IDUA) verursacht und wird typischerweise durch eine allogene hämatopoetische Stammzellentransplantation (HSC) behandelt, die hohe Erfolgsraten gezeigt hat, wenn die Patienten in einem jungen Alter behandelt werden. Die Skelettanomalien bleiben jedoch bestehen und die fortschreitende neurokognitive Verschlechterung im Laufe der Zeit beeinträchtigt die Lebensqualität der Patienten erheblich. In dieser ersten klinischen Phase-I/II-Studie am Menschen wollten wir die Wirksamkeit der Behandlung mit autologen HSC, die genetisch so modifiziert wurden, dass sie humanes IDUA überexprimieren, bei 8 Patienten mit MPS-IH untersuchen.

Im Rahmen des Deutschen Chirurgenkongresses (DCK) 2021 diskutierten Experten auf dem virtuellen Satellitensymposium über die erfolgreiche Zusammenarbeit von Chirurgie und Gastroenterologie sowie weiterer Fachdisziplinen bei der Behandlung von Patienten mit seltenen gastroenterologischen Erkrankungen. Dabei rückten sie die komplexen perianalen Fisteln bei Morbus Crohn sowie das Kurzdarmsyndrom mit Darmversagen (KDS-DV) in den Fokus. Sie diskutierten die verschiedenen etablierten und neuen Therapieoptionen und verdeutlichten den hohen Stellenwert eines multidisziplinären Teams – für den optimalen Behandlungserfolg und vor allem für die bestmögliche Verbesserung der Lebensqualität der Patienten.