Mesenchymale Stammzellen - vielseitig und wandlungsfähig

Mesenchymale Stammzellen erneuern Fettgewebe, Knochen und Knorpel. Und sie produzieren Botenstoffe, die verletzte Gewebe bei der Heilung unterstützen.

Hunderte Studien testen mesenchymale Stammzellen bei unterschiedlichsten Erkrankungen, zwei Therapien haben bereits die Zulassung erhalten. Unter den adulten Stammzellen haben sie das größte therapeutische Potenzial. Doch welche Rolle die Zellen im Körper spielen, ist immer noch nicht geklärt.

Mesenchymale Zellen

Schon die Definition bleibt vage. Im Jahr 2006 haben Forscher versucht, mit einheitlichen Regeln zumindest ein Minimum an Anforderungen zu definieren1. Mesenchymale Stammzellen sollen demzufolge:

  • an die Plastikoberfläche der Zellkulturgefäße anheften können
  • eine bestimmte Kombination von Markern auf ihrer Oberfläche aufweisen
  • im Labor spezialisierte Zellen aus dem Knochen-, Knorpel- und Fettgewebe hervorbringen

Ein einheitlicher Zelltyp oder viele unterschiedliche Stammzellen?

Aber ist es nur eine einzige Zellart, die diese Anforderungen erfüllt? Oder finden sich in unterschiedlichen Geweben jeweils andere Zellen, deren Eigenschaften sich zwar ähneln, aber nicht identisch sind? Diese Frage bleibt weiterhin offen. Viele Forscher tippen eher auf unterschiedliche Zellarten: Sie vermuten, dass es nur die künstlichen Bedingungen im Labor sind, die den mesenchymalen Zellen eine ähnliche Entwicklung aufzwingen2. Im Körper könnten ihre Aufgaben weit voneinander abweichen.

Bereits der Name "mesenchymale Stammzelle " führt in die Irre. Ursprünglich sollte der Begriff darauf hindeuten, dass die Stammzellen alle Gewebezellen des Mesenchyms hervorbringen können. Zum Mesenchym, dem Bindegewebe im weitesten Sinne, zählen auch die glatte Muskulatur und der Herzmuskel - doch die entstehen bekanntermaßen aus ganz anderen Vorläufern.

Viele Forscher verwenden daher lieber andere Begriffe wie Multipotente Mesenchymale Stromazellen oder Mesenchymale Stamm/Stromazellen. Alle Namen vertragen sich mit der Abkürzung MSC - die sich dann auch als einheitliche Bezeichnung durchgesetzt hat.

Der parakrine Effekt - Linderung durch Botenstoffe

Unstrittig ist jedoch, dass MSC im Labor eine erstaunliche Wandlungsfähigkeit beweisen. Wenn Forscher die richtigen Bedingungen wählen, entstehen aus ihnen viele verschiedene Zellarten: Herzellen, Leberzellen, Nervenzellen und Gefäßzellen2. In der Theorie wären MSC daher in der Lage, Verletzungen in all diesen Geweben zu heilen. Und so starteten Ärzte weltweit hunderte klinische Studien, um diesen Ansatz in die Praxis umzusetzen.

Doch diese Hoffnung hat sich in einem wichtigen Punkt nicht erfüllt: MSC lagern sich nur in Ausnahmefällen dauerhaft in geschädigte Organe ein, um deren Gewebe neu aufzubauen. Dennoch haben sie oftmals eine positive Wirkung, die aber auf einem anderen Mechanismus beruht - dem parakrinen Effekt.

Hinter diesem Begriff verbirgt sich die Eigenschaft von MSC, Botenstoffe freizusetzen, die direkt auf die umliegenden Gewebe einwirken3. Dazu zählen Wachstumsfaktoren, die verletzte Gewebe bei der Regenration unterstützen, oder die Zytokine des Immunsystems, die chronische Entzündungen lindern können. Es ist wohl vor allem dem parakrinen Effekt zu verdanken, dass MSC viele Erkrankungen lindern können.

Viele Quellen: Knochenmark, Fettgewebe und Nabelschnur

MSC bieten noch einen zweiten großen Vorteil: Sie sind leicht zugänglich. Fast jedes menschliche Organ enthält eine Art von MSC, die meist in direkter Nähe der Blutgefäße zu finden sind. Viele Quellen spielen in der Medizin eine eher untergeordnete Rolle, wie das Pulpa der Zähne oder die künstlich im Labor hergestellten iPS-Zellen. Aber drei Geweben werden sehr häufig genutzt, da sich aus ihnen sehr einfach größere Zellzahlen gewinnen lassen:

  • Knochenmark: Die historisch wichtigste Quelle, die neben der Medizin vor allem die Forschung vorantreibt.
  • Fettgewebe: Große Mengen von MSC lassen sich leicht als Nebenprodukt von Fettabsaugungen gewinnen.
  • Nabelschnur: Das Gewebe der Nabelschnur weist eine hohe Dichte von MSC auf, die zudem besonders jung und unbelastet sind.

Die Vielseitigkeit der MSC unterstreicht auch, dass sie in der Medizin sowohl vom Patienten selber (autolog) oder von einem fremden Spender (allogen) stammen können. Die beiden bislang zugelassenen Therapien basieren auf allogenen MSC: Die in Europa zugelassene Therapie Alofisel behandelt Komplikationen bei Morbus Crohn, während Prochymal/TemCell (in Kanada bzw. Japan zugelassen) die Abstoßungsreaktion nach Transplantationen lindert.

Langfristig wird die Zahl der zugelassenen MSC-Therapien vermutlich weiter anwachsen. Doch zuvor müssen Forscher noch viel über die Biologie dieser vielfältigen und wandlungsfähigen Zellen lernen.

1 Dominici et al., Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells, Cytotherapy, 2006 (link)
2 Nombela-Arrieta et al., The elusive nature and function of mesenchymal stem cells, Nat Rev Mol Cell Biol, Februar 2011 (link)
3 Argentati et al., Adipose Stem Cell Translational Applications: From Bench-to-Bedside, International Journal of Molecular Sciences, November 2018 (link)

Mesenchymale Zellen

Im menschlichen Körper erzeugen mesenchymale Stammzellen vor allem Knochen, Knorpel und Fettgewebe. Im Labor können sie jedoch noch viele weitere Zelltypen hervorbringen.

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Kurz und knapp

  • mesenchymale Stammzellen bilden und erneuern Knochen, Knorpel und Fettgewebe
  • im Labor entwickeln sie sich zu Zellen von Herz, Leber und Nervensystem
  • mesenchymale Zellen setzen Wachstumsfaktoren frei, die die Heilung von Geweben beschleunigen
  • ein überreagierendes Immunsystem kann durch mesenchymale Zellen beruhigt werden
  • häufig genutzte Quellen für mesenchymale Stammzellen sind Knochenmark, Fettgewebe und Nabelschnur
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