Medizin & Lebenswissenschaften

29. Januar 2025

Gewebe-Ersatz aus Stammzellen

Eine Übersicht über einige Stammzelldefinitionen und mögliche Anwendungen von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) als Zellersatztherapie finden Sie in diesem Fact Sheet.

Dieses Fact Sheet kann hier als pdf heruntergeladen werden.

Übersicht

  • Stammzellen: Glossar für dieses Fact Sheet
  • Verwendung von Stammzellen in der Forschung der regenerativen Medizin
  • Beispiele für möglichen Gewebe-Ersatz aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC)
  • Literaturstellen, die zitiert wurden

Stammzellen: Glossar für dieses Fact Sheet

  • Differenzierung: aus einer undifferenzierten Vorläuferzelle entwickelt sich eine spezialisierte Zelle mit eingeschränkter spezifischer Funktion, beispielsweise entwickelt sich aus einer Stammzelle eine Hautzelle
  • Stammzellen: Zellen, die einerseits Kopien von sich selbst herstellen (und sich somit selbst erneuern), sich andererseits aber auch in spezialisierte Zellen differenzieren können
  • pluripotente Stammzellen: können sich in jede beliebige Zelle des Körpers differenzieren
    • embryonale Stammzellen: können nur in der frühen Entwicklungsphase nach Befruchtung der Eizelle gewonnen werden
    • induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC): kommen in der Natur nicht vor; es handelt sich um vormals differenzierte Körperzellen, die durch künstliche Veränderung ihres Genmaterials wieder zu pluripotenten Zellen umgewandelt wurden
  • multipotente adulte Stammzellen: bereits spezialisierte Stammzellen, die nur noch bestimmte Zelltypen des menschlichen Körpers bilden können, zum Beispiel Knochenmarksstammzellen, Nabelschnurblutstammzellen, neuronale Stammzellen, mesenchymale Stammzellen

Verwendung von Stammzellen in der Forschung der regenerativen Medizin

  • Für die Forschung können embryonale Stammzellen, multipotente adulte Stammzellen oder induzierte pluripotente Stammzellen verwendet werden.
    • embryonale Stammzellen: das Stammzellgesetzt schränkt in Deutschland die Nutzung von embryonalen Stammzellen stark ein, nur zu bestimmten Forschungszwecken, nicht möglich zu therapeutischen Zwecken [1]
    • multipotente adulte Stammzellen: können nur für die Herstellung von bestimmten Organoiden und Gewebeteilen verwendet werden, hämatopoetische Stammzellen aus dem Knochenmark zum Beispiel nur für Blutzellen
    • induzierte pluripotente Stammzellen: Herstellung von theoretisch allen möglichen Gewebeteilen und Organen des Körpers, hier keine Einschränkung durch das Stammzellgesetz

Beispiele für möglichen Gewebe-Ersatz aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC)

  • Mithilfe induzierter pluripotenter Stammzellen können zahlreiche medizinische Herausforderungen adressiert werden [2] [3] [4]. Nachfolgend eine Auflistung von Anwendungen, die bereits in klinischen Studien getestet werden:
  • Diabetes Typ 1: insulinproduzierende Beta-Zellen aus der Bauchspeicheldrüse werden vom eigenen Immunsystem zerstört
    • Beta-Zellen aus iPSC erstmals 2024 bei einer chinesischen Patientin angewandt: Sie war danach unabhängig von Insulinspritzen [5]
    • Alternative bei Diabetes Typ 1: Insulintherapie, keine Heilung möglich
  • Parkinson-Krankheit: Zugrundegehen von Dopamin-produzierenden Nervenzellen im Gehirn
    • Dopamin-produzierende Nervenzellen aus iPSCs könnten diese ersetzen [6]
    • alternative Therapien: z. B. Tiefe Hirnstimulation, Medikamente, keine Heilung möglich
  • Auge: hauptsächlich (altersbedingte) Makuladegeneration (AMS): häufigste Ursache für Erblindung in industriellen Ländern, Makula = Ort des schärfsten Sehen der Netzhaut
    • 2014 gab es die erste Transplantation von Netzhautzellen aus iPSC [7], seitdem laufen viele klinische Studien: Die Sehfähigkeit kann dadurch verbessert werden
    • Alternative Therapien: OP zur Verlagerung gesunder Netzhaut an die Makula
  • Herzinsuffizienz/Herzschwäche: unterschiedliche Ursachen, Herzmuskel pumpt nicht genügend Blut
    • aktuelle Studien laufen in China, Japan und Deutschland mit unterschiedlichen Ansätzen, die Herzmuskelzellen aus iPSC ans Herz zu bringen
    • alternative Therapien: Medikamente, Herzschrittmacher, Defibrillator, Resynchronisierungs-OP, kurzfristig extrakorporale mechanische Kreislaufunterstützung wie ECMO, bei terminaler Herzinsuffizienz Herztransplantation
  • Verschiedene Krebserkrankungen: zumeist Immunzellen aus iPSC, die Krebszellen bekämpfen sollen
  • Andere Erkrankungen, zu denen es einzelne klinische Studien gibt:
    • Thrombozytopenie: Mangel an Blutplättchen, Gabe von Blutplättchen aus iPSC
    • Rückenmarksverletzungen: Nervenzellen aus iPSC sollen Verletzung regenerieren
    • Knorpelschaden am Knie: Knorpelzellersatz aus iPSC
    • Beta-Thalassämie (genetisch): Gabe von genetisch veränderten hämatopoetischen Stammzellen aus iPSC
    • Schlaganfall und Hirnblutung: Transplantation von neuronalen Stammzellen aus iPSC ins Hirn
    • COVID-19: Gabe von Immunzellen aus iPSC
    • aktuell laufende klinische Studien, die speziell humane pluripotente Stammzellen (hPSC) oder von hPSC abgeleitete Zellen verwenden, listet die Fraunhofer-Gesellschaft [8]

Literaturstellen, die zitiert wurden

[4] Zimmermann WH et al. (2023): Zelltypen aus menschlichen pluripotenten Zellen und deren Anwendung in Zelltherapien. Gen- und Zelltherapie 2.023 - Forschung, klinische Anwendung und Gesellschaft. DOI:10.1007/978-3-662-67908-1_13.

[7] Mandai M et al. (2017): Autologous Induced Stem-Cell–Derived Retinal Cells for Macular Degeneration. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMoa1608368.

[8] Fraunhofer-Gesellschaft: Clinical study database for hPSC-based cell therapies. Stand: 2025.