Stammzellen als Überbrückung der Verletzung


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Die Transplantation von neuralen Vorläuferzellen oder Stammzellen aktiviert die Regeneration des kortikospinalen Nervenfasertrakts und die Bildung von funktionalen Verbindungen. Das konnte der Forscher Ken Kadoya im Labor von Mark Tuszynski an der Universität von San Diego, Kalifornien zeigen.

Der kortikospinale Trakt (CST) ist das wichtigste motorische Nervenfasersystem des Menschen und seine fehlende Regenerationsfähigkeit eine der limitierenden Faktoren für eine wiederherstellende Therapie bei Rückenmarksverletzungen.

Mit Stammzellen eine Regeneration des CST erreichen?
Die Forschergruppe in Kalifornien untersuchte, ob eine Zelltransplantation zu einer erfolgreichen Regeneration der kortikospinalen Nervenfasern führt. In einer kürzlich im Nature Medicine erschienenen Publikation, berichten die Forscher, dass eine erfolgreiche Regeneration des CST unter bestimmten Voraussetzungen möglich war.

Entsprechend ihrer Beobachtung kam es dann zu einem Wiederauswachsen der kortikospinalen Nervenfasern, wenn die transplantierten Vorläufer- oder Stammzellen neben einem direkten Kontakt mit dem CST die spezifischen Eigenschaften von Nervenzellen des Rückenmarks, ein sogenanntes „caudales neurales Profil“, zeigten.
Diese spezifische Anforderung an die Eigenschaften der transplantierten Zellen war entscheidend, unabhängig davon ob die Zellen von embryonalen Stammzellen oder von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) abstammten. Wurden neurale Vorläuferzellen mit den Charakteristika von Mittelhirn oder Großhirn transplantiert, führte diese zu keiner regenerativen Antwort des CST.

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) sind im Zusammenhang mit einer Zelltherapie besonders interessant, da sie aus Körperzellen des Patienten gewonnen werden und somit als Quelle für die zu transplantierenden Zellen dienen. In diesem Projekt generierten die Forscher aus iPS Zellen neurale Vorläuferzellen mit dem spezifisch ‚caudal neuralen Profil‘, transplantierten diese Zellen in ein Rückenmarksmodell und nach sechs Wochen wuchsen kortikospinale Nervenfasern in das Transplantat ein.

Stammzellen fördern die Regeneration
Eine wichtige Erkenntnis ist, dass die injizierten Zellen das Auswachsen des kortikospinalen Trakts stimulierten, indem sie den Kontakt zwischen CST und dem Transplantat herstellten und durch ihre spezifischen Eigenschaften ein Milieu schafften, das die Regeneration ermöglichte. Die injizierten Vorläuferzellen entwickelten sich zu neuen Neuronen, mit denen die auswachsenden Nervenfasern des CST Verbindungen eingingen. Die transplantierten Zellen bildeten ein Relay und sendeten Nervenfortsätze unterhalb die Verletzungsstelle aus. Ein Test zeigte, dass die Verbindungen funktionierten und Signale vom kortikospinalen Trakt weitergleitet wurden.

Sicherheitsfragen
Ein stammzellbasierter Therapieansatz bringt immer auch die Frage der Sicherheit mit sich. Die Forscher berichten, dass keine Zellwanderungen oder Zellansammlungen am falschen Ort beobachtet wurden, wenn die Zellen in eine geschlossene Verletzung transplantiert wurden.

Die weiteren Schritte
Diese Arbeit zeigt, dass die Transplantation von humanen Stammzellen mit ganz spezifischen Eigenschaften eine regenerationsfördernde Situation im Rückenmark schaffen kann. Nun sind weitere Forschungen der zu zugrundeliegenden molekularen Komponenten, dem optimalen Zelltyp und zur Etablierung von sicheren Methoden bei der klinischen Zelltransplantation notwendig.