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

Was war bei Quentin denn das Problem und wie gefährlich war seine Erkrankung?

Dr. Lolie Yu: Bei ihm wurde ein frühes Stadium einer akuten lymphatischen Leukämie (ALL) diagnostiziert, was die häufigste Form von Leukämie im Kindesalter ist.  Zusätzlich zur Bestimmung des Leukämie-Typs führen wir Tests durch, um biologische Faktoren zu finden, die den Behandlungserfolg beeinflussen können. Quentin hatte eine Form der Leukämie, die hochriskant war. Ohne eine Transplantation und nur mit Chemotherapie beträgt die 2-Jahres-Überlebensrate bei dieser Form nur  20-25%.

Gibt es denn eine Alternative? Bevor die Behandlung mit Stammzellen möglich war, wie wurden Kinder mit diesem speziellen Leukämie-Typ behandelt?

Ohne eine Transplantation werden sie mit konventioneller Chemotherapie behandelt. Eventuell bekommt der Patient einen Rückfall und man versucht ihn dann wieder in Remission zu bringen. Wenn man sich rückblickend diese Patienten ohne Transplantation anschaut, gehen sie nich in Remission, und wenn, dann nur für sehr kurze Zeit. Die Leukämie kommt zurück und wahrscheinlich sterben sie an der Erkrankung.

Was haben Sie also in Quentins Fall getan?

Als er die Diagnose erhielt, was seine Mutter gerade schwanger. Und ich führte zu der Zeit eine Studie mit menschlichen Stammzellen aus der Plazenta und aus Nabelschnurblut durch. Also haben wir seine Mutter gefragt, ob sie bei der Geburt das Nabelschnurblut entnehmen lassen würde, und sie sagte ja. Zu diesem Zeitpunkt haben wir Quentin mit konventioneller Chemotherapie behandelt, um ihn in Remission zu bekommen. Als das Baby geboren wurde, haben wir das Nabelschnurblut entnommen und mit Hilfe der Celgene-Methode wurden zusätzlich Stammzellen aus der Plazenta gewonnen. Nach der Entnahme haben wir einige Untersuchungen gemacht, um festzustellen, ob genügend Stammzellen für eine erfolgreiche Transplantation vorhanden waren. Die Menge war gut, so dass wir mit der Transplantation beginnen konnten.

Wie wurde die Transplantation durchgeführt? Wir verabreichen Sie einem kleinen Jungen wie Quentin die Stammzellen?

Er hat zuerst eine Hochdosis-Chemotherapie und Ganzkörperbestrahlung erhalten. Dann hat er die Nabelschnurblut-Stammzellen als Infusion bekommen, direkt gefolgt von den Plazenta-Stammzellen. Er hat die Infusion recht gut vertragen und sich schnell wieder erholt, sogar eher als wir erwartet hatten.

Was bewirken die Stammzellen? Warum helfen sie? Was tun sie im Körper?

Durch die Hochdosis-Chemotherapie und die Bestrahlung versuchen wir, alle Leukämie-Zellen zu vernichten. Dabei greifen wir aber auch die gesunden Zellen im Knochenmark an. Ohne die Infusion von Stammzellen würde sich der Körper nicht erholen. Die Stammzellen müssen von einem möglichst passenden Spender stammen, damit sie nicht abgestoßen werden und gut anwachsen können. Sobald die neuen Zellen angewachsen sind, produzieren sie gesunde Blut- und Immunzellen und vernichten hoffentlich übrig gebliebene Leukämiezellen.

Werden die Zellen direkt in seinen Blutkreislauf injiziert?

Ja, das ist wie eine Bluttransfusion.

Wie sind die Ergebnisse bei Quentin? Ist er krebsfrei? Wie schnell ging das?

Als erstes müssen wir wissen, dass er das Transplatat nicht abstößt, das nennen wir Anwachsen. Das Anwachsen der Nabelschnurblut-Zellen dauert normalerweise zwischen 14 und 42 Tagen. In seinem Fall dauerte es keine 14 Tage. Wir konnten ihn bereits 17 Tage nach der Transplantation aus dem Krankenhaus entlassen.

Ist er jetzt krebsfrei? Wo ist er jetzt?

Wir haben ihn in den ersten 100 Tagen nach der Transplantation eng überwacht, danach monatlich, später 3-monatlich.  Zwei Jahre nach der Transplantation gelten die Patienten in der Regel als geheilt. Er hat zwei Jahre geschafft.

Wie bewerten Sie die Stammzelltherapie insbesondere für Kinder mit dieser speziellen Leukämieform?

Ich möchte eines verdeutlichen: diese Therapie kann bei allen Formen von Leukämie und jedem Patienten angewendet werden. Das kann ALL, die Quentin hatte, oder auch AML sein. Es sieht aufgrund von Forschungen und ersten klinischen Studien so aus, dass menschliche Plazenta-Stammzellen die Nabelschnurblut-Stammzellen vermehren und damit das Anwachsen vereinfachen.  Außerdem haben menschliche Plazenta-Stammzellen einzigartige Eigenschaften, die auch bei dem sog. Graft vs. Leukämie Effekt nützlich sein können. Ich denke, das ist sowohl für Patienten als auch diese Studie von großer Bedeutung.

Ist das wie bei anderen Transplantaten auch, nicht jedes Geschwisterkind ist ein passender Spender? Da ist auch etwas Glück mit im Spiel, oder?

Das ist richtig. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Geschwister ein passender Spender ist, beträgt zwischen 25% und 35%. Bei Quentin war es seine einzige Schwester. Wir haben schon vor ihrer Geburt herausgefunden, dass sie ein passender Spender war. Das war für ihn und seine Familie sehr gut.

Wie glücklich sind Sie, wenn Sie ihn heute sehen?

Oh! Ich bin ungemein erfreut. Wenn ich ihn sehe, der erste Patient, der diese Therapie bekommen hat, und es geht ihm so gut, das zeigt uns, dass wir wirklich mit der Forschung weitermachen sollten. Hoffentlich kann  diese Therapie einmal bei jedem Patienten, der es braucht, angewendet werden.

Quelle: WCTV.tv

Foto: Louisiana State University

Die Stammzellforschung ist eine junge Wissenschaft, die noch Jahre, wenn nicht sogar Jahrzehnte, benötigt, um breite Anwendung zu finden. Der Wiener Geburtsmediziner und Nabelschnurblutexperte Dr. Martin Imhof spricht im vierten Teil unseres Interviews über heutige Einsatzmöglichkeiten von

Welchen Stellenwert hat das Blut aus der Nabelschnur heute für die Bekämpfung von Krankheiten? Wird es schon häufig angewendet?

Besonders oft wird es noch nicht genutzt. Insbesondere die nicht-onkologische Anwendung der darin enthaltenen Stammzellen ist bislang selten, wenn sie auch immer wieder vorkommt. So werden mittlerweile etwa Knorpel- oder Herzklappengewebe gezüchtet. Allerdings zählt das noch zum Bereich der Forschung. Die routinemäßige Anwendung findet bisher vor allem im onkologischen Bereich statt, und da hängt viel davon ab, welche Schwerpunkte im Gesundheitssystem eines Landes gesetzt werden. Österreich hat zum Beispiel eine sehr gut etablierte Knochenmarkbank, so dass Stammzellen hier eher aus dem Mark gewonnen werden. In Frankreich und in Teilen der USA hingegen werden traditionell mehr Nabelschnurblut-Stammzellen benutzt – dort ist die Entnahme des Blutes wesentlich präsenter und bereits Routine. Demgegenüber ist die Verbreitung in Deutschland, wo das Thema sehr kontrovers diskutiert wird, noch nicht ganz so groß. Hier sind zudem die Onkologen und Hämatologen noch sehr uneins, ob sie lieber eine geringere Abstoßungsgefahr und dafür eine längere Anwachszeit hätten, wie es bei Nabelschnurblutzellen der Fall ist, oder eben andersherum mit Knochenmark – das muss die Wissenschaft noch klären. Durch das Sammeln der Nabelschnurblut-Spenden und die Möglichkeit der Expansion der Präparate ist noch einiges offen und entwicklungsfähig.

Ist die Anwendung von Nabelschnurblut in Bereichen außerhalb der Onkologie also nur noch eine Frage der Zeit?

Ja, und das trifft auch auf die Verwendung von Stammzellen im Allgemeinen zu. Knorpelzellen wurden ja schon produziert. Allerdings wurden bisher Gewebe aus gealtertem Material hergestellt, und das sind Zellen, die nicht das Optimum erbringen. Der nächste Schritt ist, dass neues Gewebe aus autologen Stammzellen, und zwar idealerweise aus jungen Zellen, hergestellt wird. Dann kann man diesen Alterungseffekt eliminieren, weil junges Gewebe teilungsfreudiger ist – das bringt die Zelltherapie sehr weit voran. Bis die Entwicklung aber so weit ist, wird noch viel Zeit vergehen. Damit Stammzellen in Zukunft tatsächlich breit angewendet werden, ist viel Verständnis für die Zelltherapie erforderlich – sie muss sich infrastrukturell, wirtschaftlich und philosophisch etablieren. Das ist ein langer Weg, der sicherlich noch Jahrzehnte benötigen wird. Aber wir werden ihn beharrlich verfolgen.

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

Im Rahmen seiner Habilitationsarbeit mit dem Titel  „Regenerative Therapieoptionen der rechtsventrikulären Dysfunktion bei angeborenen Herzfehlern“ (2010) konnte er u.a. nachweisen, dass sich die Funktion des Herzens durch Injektion von körpereigenen Stammzellen aus dem Nabelschnurblut direkt in den Herzmuskel verbessert. Offenbar hat das Nabelschnurblut positive Effekte auf die Gefäßdichte des Herzmuskels. Bereits 2009 hatte er in einem Großtiermodell mit Schafen gezeigt, dass Nabelschnurblut-Stammzellen die Herzleistung bei angeborenem Herzfehler verbessern (Abstract in Cell Transplantation).

„Die Ergebnisse dieser Studie zeigen ein großes Potenzial von Nabelschnurblut-Stammzellen für die  Behandlung angeborener Herzfehler“, sagte Yerebakan 2009 bei der Veröffentlichung der Ergebnisse. „Da wir im Tierversuch keinerlei Nebenwirkungen der Therapie beobachtet haben, könnte man jetzt eine klinische Studie zu diesem Thema konzipieren.“

Die Ergebnisse aus dem Großtiermodell sollen die Lebensqualität von Patienten mit angeborenen Herzfehlern verbessern. In Deutschland kommen im Jahr durchschnittlich 6.000 Kinder mit einem angeborenen Herzfehler zur Welt, die meisten mit einem Ventrikelseptumdefekt (Loch in der Herzscheidewand). Yerebakan hatte an einer weniger häufigen, jedoch nicht minder schwierigen Fehlbildung, der Fallot’schen Tetralogie geforscht und die Machbarkeit und Sicherheit einer Behandlung mit Nabelschnurblut-Stammzellen nachgewiesen.

Yerebakan, der seit Herbst 2010 am Children’s National Heart Institute in Washington D.C. arbeitet, nahm den mit 5.000 Euro dotierten Preis auf der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie entgegen.

Foto: Referenz- und Translationszentrum für kardiale Stammzelltherapie Universität Rostock (RTC)