OSKM – Vier Gene revolutionieren die Medizin

In diesem Artikel geht es gleich um vier Gene: Oct4, Sox2, Klf4 und c-Myc sind die Namen von vier Transkriptionsfaktoren, die hinter der Vergabe des Nobelpreises für Medizin des Jahres 2012 stehen. Die Geschichte hinter den Genen wiederum begann im Jahr 2006 und zwar ursprünglich mit 24 Stück. Diese 24 Gene hat ein Mitarbeiter von Shinya Yamanaka an der Kyoto Universität in Japan in Zellen von adulten Mäusen eingebracht. Und endlich vollzog sich das Wunder, von dem sich Yamanaka selbst nicht sicher war, ob es passieren kann. Durch das Mikroskop ließen sich in den Kulturschalen Kolonien erkennen, die Zellen teilten sich also. In aller Regel sollten sich Zellen aus erwachsenen Tieren oder Menschen nicht teilen. Wenn sie es doch tun wird es gefährlich, denn es handelt sich meist um Tumorwachstum. Aber neben Krebszellen gibt es noch einen anderen ganz besonderen Zelltyp, der sich teilt und daher Kolonien bildet, nämlich Stammzellen.

Was der Forschergruppe um Professor Yamanaka also gelungen war, war die sogenannte Reprogrammierung von adulten Zellen zu Stammzellen. Dazu noch ein kleiner Rückblick, um die ganze Aufregung zu verstehen: bis in die frühen 1960er Jahre war eine wichtige Frage der Biologie noch ungeklärt. Es war nicht klar, ob eine Zelle im Zuge ihrer Entwicklung von Stammzelle zu fertig spezialisierter Körperzelle Teile ihrer genetischen Information verliert oder nicht. Sir John Gurdon, Entwicklungsbiologe an der Universität Cambridge, hatte dazu 1962 eine Antwort geliefert. Eine befruchtete Froscheizelle kann sich auch dann zu einer Kaulquappe entwickeln, wenn ihr Kern durch einen Kern aus einer älteren Froschzelle ausgetauscht wurde. Somit wurde klar, dass die Veränderungen, die ein Zellkern (inklusive DNA) während der Entwicklung erfährt, reversibel sind.

Die Arbeiten von Yamanakas Team kann man als eine Art Fortführung dieser Forschung bezeichnen, weswegen das Nobelkomitee im Jahr 2012 auch beschlossen hatte, den Nobelpreis zwischen Sir John Gurdon und Shinya Yamanaka aufzuteilen. Herausragend ist die mit etwa 5 Jahren unüblich kurze Zeit, die zwischen Yamanakas Arbeit und der Verleihung des Nobelpreises liegt. Das lässt sich durch die enorme Bedeutung der Ergebnisse erklären. Denn die Identifikation so weniger Genprodukte (die ursprünglichen 24 Gene wurden sehr schnell auf nur 4 Gene eingeschränkt) als ausreichend für die Rückprogrammierung von erwachsenen Zellen, war eine Riesenüberraschung für die wissenschaftliche Gemeinschaft.Man musste also nur vier Gene wieder aktivieren, die im Laufe der Entwicklung der einzelnen Zelle inaktiviert wurden, und schon entwickelt sich diese Zelle zurück(!?) zu einer Zelle, die von einer echten embryonalen Stammzelle ununterscheidbar ist.

Diese Entdeckung war revolutionär und hat die bis dato intensiv geführten Diskussionen über den Status von frühen menschlichen Embryonen in der Stammzellforschung relativ stark in den Hintergund gedrängt. Die meiste Forschung für regenerative Therapieansätze versucht nun reprogrammierte Stammzellen, so genannte induced pluripotent stem cells (iPSCs), einzusetzen. Der Riesenvorteil daran ist, dass man Zellen des eigenen Körpers zu Therapiezwecken verwenden kann. Einem Parkinsonpatienten beispielsweise, der unter seinen Symptomen leidet, weil seine Dopamin produzierenden Nervenzellen absterben, könnte man einfach Fibroblasten entnehmen (das sind Zellen, die jeder Mensch zur Genüge im Blut hat) und diese in einer Zellkultur zurückprogrammieren. Diese iPSCs könnte man dann in Kultur zu Dopamin produzierenden Nervenzellen entwickeln lassen und sie dem Patienten zurück implantieren.

Damit dies zu einer sicheren und zuverlässigen Therapie wird, müssen allerdings noch einige Probleme überwunden werden. Gefährlich wäre es beispielsweise, wenn nicht nur fertig entwickelte Nervenzellen sondern auch noch umprogrammierte Stammzellen in dem Gemisch verbleiben, welches dem Patienten ins Gehirn verpflanzt wird. Denn diese Stammzellen, die sich ja sehr gerne teilen, könnten zu einem üblen Hirntumor heranwachsen. Tierexperimentelle Studien sehen zur Zeit aber sehr vielversprechend aus; bald könnte es also erste klinische Studien geben, in denen iPSCs zur Behandlung von Parkinson eingesetzt werden.