Hintergrund ist die steigende Anzahl an Transplantationen mit Nabelschnurblut und das damit einhergehende Bemühen, die Blutqualität zu verbessern. Qualitätsfaktoren für den medizinischen Einsatz von Nabelschnurblut, auch Plazentarestblut genannt, sind Blutvolumen, die Anzahl an kernhaltigen und CD34-positiven Zellen sowie der Anteil der teilungs- und lebensfähigen Zellen. Es wurden 3.473 Nabelschnurblutproben ausgewertet, die in einem Zeitraum von vier Jahren gespendet wurden.

Eine große Korrelation konnte zwischen dem Gewicht des Neugeborenen und der Menge an Nabelschnurblut festgestellt werden. Je schwerer das Neugeborene ist, desto größer ist die entnommene Menge Blut. Auch die Anzahl an kernhaltigen Zellen und CD34-Zellen steigt mit dem Geburtsgewicht an. Das „ideale“ Gewicht des Neugeborenen für die Nabelschnurblut-Entnahme liegt bei 3.000 Gramm und höher.

Ist die Mutter über 30 Jahre alt, werden größere Nabelschnurblut-Volumina erzielt als bei jüngeren Müttern. Eine höhere Anzahl an kernhaltigen Zellen in den Bluten konnte nach der 38. Schwangerschaftswoche nachgewiesen werden im Vergleich zu einem früheren Gestationsalter. Jedoch war der Anteil an blutbildenden Vorläuferzellen wiederum in Präparaten mit einem niedrigeren Gestationsalter des Neugeborenen höher.

Größere Blutvolumina korrelierten mit einem höheren Gehalt an kernhaltigen Zellen im Nabelschnurblut und einer Kaiserschnittentbindung. Möglicherweise sind bei einer Vaginalgeburt ein verzögertes Abklemmen der Nabelschnur und die Gabe von Oxytocin für kleinere Mengen des Plazentarestblutes verantwortlich.

Die Entnahme von Nabelschnurblut bei noch liegender Plazenta liefert größere Blutmengen als die extrauterine Technik nach der Geburt der Plazenta. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die kombinierte Entnahme aus intrauteriner und extrauteriner Gewinnung mit Hilfe einer 20 ml Spritze das Nabelschnurblut-Volumen um 20 bis 30 % steigert.

Quelle:
NCBI

Den Wissenschaftlern unter Leitung von Prof. Raimondo Ascione ist es gelungen, CD 133+ Stammzellen aus dem Nabelschnurblut um das sechsfache zu vermehren und diese anschließend in Herzmuskelzellen  zu differenzieren. Dazu separierten sie zunächst die CD 133+ aus dem Nabelschnurblut. Diese wurden sechs Tage lang in einem neu entwickelten Kulturmedium expandiert. In den folgenden vier Wochen differenzierten sich diese Zellen in eine herzmuskelzell-ähnliche Zelllinie.

Die neue Methode ist nach Aussage von Ascione sicher: „Sie wird uns erlauben, diese Zellen stabil zu manipulieren, um ein besseres Zell-Homing und eine bessere Reparatur des Herzens zu erreichen.“ Die britische Studie ist in der aktuellen Ausgabe renommierten Fachzeitschrift „Stem Cell Reviews and Reports“ erschienen.

Etwa 280.000 Menschen in Deutschland erleiden jedes Jahr einen Herzinfarkt, etwa 80% der Patienten überleben diesen dank verbesserter Sofortmaßnahmen zur Wiederherstellung der Durchblutung der Herzkranzgefäße. Dennoch sind sie im Anschluss in der Regel auf Medikamente angewiesen, bei großen Infarkten ist die Pumpleistung des Herzens geschwächt.

Die Gabe von Stammzellen soll die Pumpleistung des Herzens weitestgehend wiederherstellen. Seit 2007 haben an der Universität Bristol 31 Patienten nach einem Herzinfarkt Stammzellen, die aus ihrem eigenen Knochenmark entnommen worden waren, während einer Bypass-Operation direkt in den geschädigten Herzmuskel erhalten. Diese Stammzellen sind jedoch aufgrund des Alters der Patienten vermutlich weniger wirksam. Stammzellen aus dem Nabelschnurblut hingegen weisen aufgrund ihrer Jugendlichkeit offenbar ein größeres Regenerationspotential auf.

Quellen:
stemcellgateway.net
Universität Bristol

Foto: University of Bristol

Herzfehler sind gerade bei Kindern schwerwiegend – besonders, wenn diese mit häufigen und riskoreichen Operationen sind, um z.B. künstliche Herzklappen zu erneuern. In den ersten Teilen des Interviews erläuterte Dr. Ralf Sodian den Status quo der Herzchirurgie sowie den derzeitigen Forschungsstand bei der Herstellung künstlicher Herzprothesen. In diesem Teil beschreibt der Oberarzt für Herzchirurgie an der Uni München nun, wie das Studienmodell für mitwachsende Herzklappen aussehen müsste und wie idealerweise die Herstellung biologischer Herzklappen für Kinder mit Hilfe von Nabelschnurblut ablaufen würde.

Ihre Forschung ist nun also so weit gediehen, dass Sie die Herzklappen konstruieren können. Und  der nächste Schritt, ins Tiermodell überzugehen, steht an. Welche Tiere würden Sie dabei verwenden?

Für den Test von Herzklappenmodellen werden üblicherweise Schafe genommen, gerade weil sie die ungünstigste Umgebung für Herzklappen darstellen: Wenn die Konstrukte degenerieren, dann tun sie das am schnellsten im Schaf. Die Tiere wachsen außerdem zügig, so dass man bald beurteilen kann, ob die Herzklappen mitwachsen. Im Schafmodell wird das Nabelschnurblut der Tiere selbst verwendet, oder es werden Zellen aus ihrem Nabelschnurgewebe benutzt.

Wann, denken Sie, könnten die ersten Kinder von den mitwachsenden Herzklappen profitieren?

Das ist eine schwierige Frage. Wir befinden uns bei den Tierexperimenten gerade erst im Planungsstadium. Außerdem gibt es in Deutschland einen umfangreichen Zulassungsprozess – es dauert also längere Zeit, bis eine derartige Therapie am Menschen eingesetzt werden darf. Dabei können leicht fünf bis sieben Jahre ins Land gehen. Bis die Herzklappen tatsächlich einsatzbereit sind, kann es auch länger dauern – das hängt beispielsweise davon ab, wie viel Personal und wie viel Geld uns zur Verfügung steht. Weiterhin müssen zunächst einige Voraussetzungen erfüllt sein: So werden spezielle, aufwändige Labors benötigt, die erst noch gebaut werden müssen. Solche äußeren Faktoren sind ausschlaggebend für die Frage, wie lange es dauert.

Wie würde denn der klinische Alltag mit diesen Herzklappen aussehen, wenn es dann so weit ist?

Idealerweise sollten immer dann, wenn sich bei einer Schwangerenuntersuchung herausstellt, dass das Kind einen angeborenen Herzfehler hat, bei der Geburt die Nabelschnurblut- und Gewebezellen gewonnen werden. Diese würden anschließend eingefroren und für den richtigen Zeitpunkt der Operation aufbewahrt. Vier bis sechs Wochen vor dem Eingriff würden die Zellen wieder aufgetaut, die Prothese mit ihrer Hilfe im Labor konstruiert und dann implantiert.

Warum werden die Zellen erst eingefroren und später wieder aufgetaut? Wäre es nicht auch denkbar, gleich nach der Geburt zu operieren und somit frisches Nabelschnurblut zu verwenden?

Das wäre möglich, jedoch wird der Operationszeitpunkt nicht immer unmittelbar nach der Geburt gewählt. Eine Weile können Kinder oft mit ihrem Herzfehler leben, beispielsweise für einige Wochen oder Monate. In manchen Fällen liegt der Operationstermin sogar erst Jahre nach der Geburt. Zwar wird generell durchaus angestrebt, einen Herzfehler so früh wie möglich zu korrigieren. Jedoch ist es aus technischen Gründen oft günstiger, die Operation erst auszuführen, wenn das Kind schon etwas größer, kräftiger und gediehener ist. Ob gewartet wird, hängt davon ab, wie schwerwiegend der Herzfehler ist. Sollte er gravierend sein, ist natürlich Eile geboten.

Nabelschnurblut wird bei etwa -200 Grad Celsius kältekonserviert. Die darin enthaltenen Stammzellen bestehen zu einem großen Teil aus Wasser, welches sich bei diesen Temperaturen stark ausdehnt. Die Eiskristalle, die durch diesen Prozess entstehen, können die Zellen zerstören. Auf Grund dessen verwendet man bei der Einlagerung von Stammzellen ein Frostschutzmittel, z.B. Dimethylsulfoxid (DMSO). DMSO kann ungehindert in die Zellen eindringen und sie so vor den Eiskristallen schützen, wirkt jedoch bei einer Verabreichung leicht toxisch. Vor einer Anwendung wird  Nabelschnurblut daher gerade bei sehr jungen Patienten “gewaschen”, wodurch die Konzentration des DMSO abgesenkt wird.

Natürliche Frostschutzproteine wären eine gute Alternative, da sie keine toxische Wirkung entfalten würden. Frostresistente Pflanzen, Fische und Insekten bilden solche Proteine, um den kalten Winter zu überleben. Die Proteine heften sich an die Wassermoleküle, so dass keine Eiskristalle entstehen können und die Organismen vor Frost und Kälte geschützt sind.

Im Rahmen des Forschungsprojektes versuchen nun das Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie (IZI) die BioPlanta GmbH und Vita 34 aus Leipzig sowie das Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie in Halle diese Frostschutzproteine zu isolieren. Später sollen diese anstelle der DMSO-Lösung  in speziell für die Forschung bereitgestellte Proben des Nabelschnurblutes gegeben und eingefroren werden. Sollten die Zellen die Kältekonservierung unbeschadet überstehen, wäre das ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer natürlichen, der Natur nachempfundenen Konservierungsmethode. Erste Ergebnisse können in etwa einem Jahr erwartet werden.

Foto: sxc.hu

Ein Interview mit Dr. Frances Verter, Gründerin der Parent’s Guide to Cord Blood-Stiftung und der unabhängigen Website parentsguidecordblood.org, mit dem Schwerpunkt auf Nabelschnurbluteinlagerung.

Die Parent’s Guide to Cord Blood-Website ist der Erinnerung an Ihre Tochter Shai gewidmet. Die Suche nach einem Knochenmarkspender für sie nahm eine lange Zeit in Anspruch. Halten Sie die Situation heute, mit den vielen eingelagerten Nabelschnurblut-Präparaten, für eine bessere als vor 13 Jahren?

Als Shai eine Stammzelltransplantation benötigte, verbrachten wir Monate mit der internationalen Suche nach einem Knochenmarkspender, denn ihre Eltern haben  verschiedene ethnische Hintergründe. Wenn Ärzte  versuchen, einen Spender mit  einem Patienten zu „matchen“, betrachten sie sechs Gewebetypen, auch HLA-Typen genannt. Der Patient erbt diese Gewebetypen von beiden Eltern. Bei Eltern ähnlicher Abstammung sind diese wahrscheinlich passende Spender. Aber wenn ein Patient gemischter Abstammung ist, kann es sehr schwer werden, einen passenden Spender zu finden. Dies ist in einigen Ländern eine wichtige Frage. Zum Beispiel ist in den USA die am schnellsten wachsende ethnische Gruppe jene „gemischter Abstammung“, aber die meisten Mitglieder dieser Gruppe sind heute noch Kinder und damit zu jung, um Knochenmark für Patienten gemischter Abstammung zu spenden.

Durch die Verfügbarkeit von Nabelschnurblut als Stammzelltransplantat fällt für viele Patienten die Hürde, einen passenden Spender zu finden, denn Nabelschnurblut muss nicht so genau passen wie Knochenmark. Veröffentlichte medizinische Studien haben gezeigt, dass die Transplantationserfolge mit Nabelschnurblut bei einem 4/6 HLA-Match genauso gut sind wie mit einem 6/6 Match bei Knochenmark. Wenn es 1997, als Shai einen Spender brauchte, einen größeren Bestand an eingelagertem Nabelschnurblut gegeben hätte, vielleicht hätte dann ein passender Spender  gefunden und die Transplantation Monate früher stattfinden können. Shai hatte Leukämie und bekam viele Chemotherapien, um sie symptomfrei zu halten, während sie auf einen Spender wartete. Hätten wir schnell einen Spender gefunden und die Transplantation hätte stattgefunden, als sie in Remission war, vielleicht hätte sie  überlebt. Niemand kann wissen, was auf dem Weg passiert wäre, wenn man ihn nicht gegangen ist.

Haben Sie ein Feedback dazu bekommen, wie die Website die Entscheidung der Eltern, Nabelschnurblut zu spenden oder privat einzulagern, beeinflusst hat?

Ja, Eltern schreiben häufig, dass die Website ihnen sehr geholfen hat. Wir bekommen auch manchmal Dankesschreiben von Ärzten, zum Beispiel: Danke, danke, danke!  Ich bin Gynäkologe in Scottsdale, AZ  und ich bin begeistert von der Stammzelleinlagerung.  Ich stolperte heute Abend über Ihre Website und ich kann es kaum erwarten, sie meinen Patienten zu zeigen. Es ist alles da.  Alles, was sie wissen müssen. Ich kann Ihnen gar nicht sagen, wie viele Male ich den Wert von Stammzellen mit meinen Patienten diskutiert habe, nur um festzustellen, dass ihre Kinder- oder Hausärzte es ihnen ausgeredet haben. Vielen Dank für diese hervorragende Ressource.

Wie viele Besucher hat die Website im Monat? Erhalten Sie oft Anfragen oder Worte der Ermutigung?

Im Durchschnitt hat die Website ParentsGuideCordBlood.org eine halbe Million Zugriffe pro Monat. Viele der Zugriffe kommen von Suchmaschinen oder von Eltern, die mehrere Seiten lesen, um das Thema zu ergründen. Die Anzahl der eindeutigen Besucher liegt zwischen 25.000 und 30.000 pro Monat. Die Besucher kommen aus etwa 90 verschiedenen Ländern. Natürlich kommen die meisten unserer Besucher aus den USA und Kanada, aber eine Menge Leser sind auch aus anderen englischsprachigen Ländern und auch aus vielen europäischen und asiatischen Nationen, wo gut ausgebildete Menschen fließend Englisch sprechen.

Inzwischen sind Sie zur Expertin bei Nabelschnurblut-Transplantationen avanciert und haben sich entschieden, das Nabelschnurblut ihrer später geborenen Töchter einzulagern. Wie sehen Sie das Thema Nabelschnurblut-Einlagerung in der Zukunft?

Meine Tochter Shai hatte eine „erfolgreiche“ Transplantation in dem Sinne, dass die Stammzellen eines Spenders von ihrem Körper angenommen wurden. Die Leukämie kehrte jedoch zurück und sie starb im September 1997. Im Oktober 1997 wurde ich wieder schwanger. Für dieses Baby begann ich mit meinen Nachforschungen zur Nabelschnurblut-Einlagerung und die Website ging schließlich im Sommer 1998 online. Für meine zweite und meine dritte Tochter, die 1998 und 2000 geboren wurden, lagerte ich privat Nabelschnurblut ein.

Wenn ich über die Zukunft der Nabelschnurblut-Einlagerung nachdenke, so glaube ich, dass wir in nächster Zeit einen steigenden Bedarf sowohl bei privaten als auch bei öffentlichen Einlagerungen erleben werden. Meiner Meinung nach wird sich die private Einlagerung langfristig jedoch gegenüber den öffentlichen Nabelschnurblutbanken durchsetzen – die öffentliche Spende wird verschwinden. Derzeit steigt die Zahl von Patienten, die eine Stammzelltransplantation benötigen und deswegen steigt auch der Bedarf an öffentlicher Einlagerung. Öffentliche Blutbanken vermitteln Spenden für Patienten, die in ihrer eigenen Familie keinen passenden Spender finden können. In den USA wird das Register über öffentliche Nabelschnurblut-Spenden durch das Nationale Knochenmarkspende Programm NMDP (National Marrow Donor Program; die Redaktion) betrieben. Diese sagen voraus, dass sie im Jahr 2015 jährlich für 10.000 Patienten passende Spenden vermitteln werden. Bei mehr als die Hälfte der Transplantate stammen Patienten und Spender aus unterschiedlichen Ländern. Das zeigt, dass Transplantationen längst zu einem internationalen, medizinischen Unterfangen geworden sind.

Allerdings glaube ich, dass Stammzell-Transplantationen in ferner Zukunft durch zielgerichtete Krebsmedikamente ersetzt werden. Krebs mit Transplantaten zu behandeln ist ungefähr so, als würde man seinem Garten mit Unkrautvernichter behandeln; das Gift bringt alles um, was ihm in den Weg kommt, Unkraut genauso wie Gemüse. Die Chemotherapie, die bei Stammzelltransplantationen eingesetzt wird, ist hochgradig giftig und viele Patienten sterben aufgrund von Nebenwirkungen oder Komplikationen. Wenn wir bessere Krebs-Medikamente hätten, die zielgerichtet nur die befallenen Krebszellen angreifen, würden sich alle Patienten für diese Form der Therapie entscheiden und Stammzelltransplantationen wären plötzlich altertümlich und barbarisch. Deshalb glaube ich, dass die derzeit gängige Praxis, Nabelschnurblut-Spenden für Transplantationen einzulagern, letztlich bei Krebs-Patienten eingestellt wird und jährlich nur noch für eine kleine Zahl von Kindern bedeutsam sein wird, die mit Stoffwechselkrankheiten geboren werden.

Ich glaube fest an diese Vorhersage, allerdings kann ich nicht sagen, wie lange es dauern wird, bis sie auch tatsächlich eintritt. Wird es passieren, solange ich noch lebe?

Inzwischen – in den vergangenen drei Jahren – hat die Nutzung privat eingelagerten Nabelschnurblutes für die „regenerative“ Medizin rasch zugenommen. Gemeinsam mit Dr. Nietfield aus den Niederlanden habe ich dazu ein Plakatpapier während des Treffens der International Society for Cellular Therapy (ISCT) 2010 veröffentlicht.  Der Begriff „regenerative“ Medizin meint jegliche Form der Therapie, bei der Stammzellen dem Körper helfen, sich selbst zu heilen. Derzeit werden regenerative Therapien mit Nabelschnurblut vor allem bei Kindern angewandt, die mit einem Hirnschaden zur Welt gekommen oder in jungen Jahren an Diabetes erkrankt sind. Bei erwachsenen Patienten kommt regenerative Medizin mit Stammzellen in erster Linie bei Herzinfarkten, Verletzungen des Rückenmarks und Autoimmunerkrankungen zum Einsatz. Allerdings verfügen heutige Erwachsene nicht über ihr eigenes Nabelschnurblut, sodass hier Stammzellen aus dem Knochenmark des Patienten zu Therapiezwecken verwendet werden. Unter Biotechnologen ist die Meinung weit verbreitet, dass regenerative Medizin der Trend der Zukunft sein wird. Uneins ist man sich hingegen noch darüber, welche „Quelle“ für Stammzellen am Ende dominieren wird. Ich denke, dass Nabelschnurblut irgendwann vor allem als Zellquelle für regenerative Therapien in der Familie eines Kindes eingelagert werden wird.

Die Forschung darüber, wie Nabelschnurblut eingelagert werden kann, wie es transplantiert werden kann und welches Gewebe man aus den darin enthaltenen Stammzellen nachzüchten kann, ist sehr produktiv. Welche dieser Untersuchungen halten Sie für besonders vielversprechend oder nützlich?

Meiner Meinung nach sind die wichtigsten Studien die, die die Wirksamkeit von Nabelschnurblut-Infusionen zur Behandlung von Zerebralparese (Hirnschädigung bei Kindern; die Redaktion) sowie durch Sauerstoffmangel bedingte Hirnschädigung untersuchen. Dr. Joanne Kurtzberg von der Duke University in den USA hat bereits 184 Kinder und Kleinkinder mit diesen Erkrankungen behandelt und einige der Fälle, die auch in die Medienöffentlichkeit gelangten, haben seither dramatische Fortschritte gemacht. Allerdings können Mediziner Nabelschnurblut bislang noch nicht offiziell als wirksame Therapie zur Behandlung dieser beiden Krankheiten erklären, solange es nicht in einer randomisierten Doppelblind- Studie getestet wurde, die zudem eine Kontrollgruppe beinhaltet. Zwei solcher Studien beginnen nun in den USA, an der Duke University und am Medical College in Georgia. Inzwischen sind Patienten und Ärzte rund um den Globus aufgrund der erfolgreichen Einzelfälle von Kindern, die in Durham behandelt wurden, derart zuversichtlich, dass nun auch in vielen anderen Ländern Studien organisiert werden, so zum Beispiel in Australien, Japan, Deutschland, Hongkong, Indien, Malaysia, Singapur, Taiwan und Thailand (private Kommunikation).

Ich denke, dass – sollten die Versuche mit Nabelschnurblut zur Behandlung der oben genannten Krankheiten auch nur zum Teil erfolgreich sein – werdende Eltern in hohem Maße begeistert und motiviert werden, das Nabelschnurblut ihrer Neugeborenen einzulagern. Niemand möchte sich vorstellen, ein Kind mit einem Hirnschaden zur Welt zu bringen, doch leider sind diese Fälle gar nicht so selten. In den USA ist eines von 300 Kindern zwischen fünf und zehn Jahren zu einem gewissen Grad von einer Zerebralparese betroffen. Diese Erkrankung ist deutlich verbreiteter als zum Beispiel Krebs bei Kindern, was bislang der Hauptgrund dafür war, dass Kinder mit Stammzellen behandelt wurden.

Quelle: Eurocord Slovakia
Bildquelle: parentsguidecordblood.org