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Stammzellen: ihre Rolle bei der Behandlung von MS 2015-04-09T12:31:16+00:00

Jack Antel, MD und Dr. Peter Darlington, PhD, Institut und Klinik für Neurologie an der McGill Universität Montreal, Quebec, Kanada

Der anhaltende Verlust von Myelin kann dazu führen, dass die Axone anfälliger für wiederholte Verletzungen werden. Stammzellen haben die Fähigkeit, sich in all die verschiedenen Zelltypen zu entwickeln, aus denen sich der Körper zusammensetzt.

Das Problem der Wiederherstellung des ZNS bei MS.

Multiple Sklerose (MS) ist häufig durch einen schubförmig, remittierenden klinischen Verlauf gekennzeichnet, bei dem bei der betroffenen Person ein oder mehrere neurologische Defizite auftreten, die sich dann im Laufe der folgenden Tage oder Wochen teilweise oder vollständig wieder zurückbilden. Diese Schübe spiegeln die Ausbildung neuer Läsionen innerhalb des Zentralnervensystems (ZNS) wider, die mit Hilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) sichtbar gemacht werden können. Diese Läsionen zeigen bei der Untersuchung im Labor Entzündungen, die Zerstörung des Myelins und ein unterschiedliches Maß an Schäden an den zugrundeliegenden Axonen.

Ein weiteres Problem ist, dass der ständige Mangel an Myelin zum anhaltenden Verlust der Axone beiträgt, was anscheinend der Grund für die progressive Natur der MS in manchen Fällen ist. Der anhaltende Verlust von Myelin kann dazu führen, dass die Axone anfälliger für wiederholte Verletzungen werden, und kann die Axone anregen, als Ausgleich dazu ihre Eigenschaften zu verändern (Änderung der Ionenkanalexpression), was zu weiter verzögerten Insulten der Axone führen und die unterstützenden Faktoren beseitigen kann, die für das langfristige Überleben der Axone erforderlich sind. Diese Ausgabe von MS in focus konzentriert sich darauf, ob die Stammzellentherapie das beschädigte Myelin reparieren oder ersetzen und damit die elektrische Leitung im ZNS wirksam wiederherstellen kann, was zu einer Wiederherstellung der Nervenfunktion führen würde.

Was sind Stammzellen, und wozu dienen sie?

Stammzellen und bestimmte Arten von „Vorläuferzellen“ werden klassisch als Zellen definiert, die sich selbst erneuern (die sich teilen und mehr von sich selbst herstellen können) und sich in einen reifen Zelltyp entwickeln können mit den Eigenschaften der Zelle, aus denen bestimmte Organe bestehen. Die ursprünglichen Stammzellen sind diejenigen, die das Produkt der ersten Zellteilungen nach der Befruchtung des Ovums (Ei), also nach der Empfängnis sind. Diese Zellen haben die Fähigkeit, sich in all die verschiedenen Zelltypen zu entwickeln, aus denen sich der Körper zusammensetzt, und werden als pluripotente Stammzellen bezeichnet.

Während dieses Prozesses der Spezialisierung gibt es Zellen, die zwar immer noch die Fähigkeit haben, sich selbst zu erneuern, deren Potential zur Spezialisierung aber eingeschränkt ist; zum Beispiel sind sie beschränkter bei der Auswahl der Zelltypen, die sie bilden können. In den Artikeln in dieser Ausgabe werden spezielle Stammzelltypen erörtert. Stammzellen, die sich innerhalb des ZNS befinden und sich zu Nervenzellen entwickeln können, werden als neurale Stammzellen oder Vorläuferzellen bezeichnet. Einige können alle Arten von Nervenzellen bilden, wohingegen andere anscheinend beschränkter sind, einschließlich derjenigen, die sich nur in myelinbildende Zellen umwandeln können (Myelin- oder Oligodendrozyten-Vorläuferzellen). Jede Zelle im Körper wird mit spezialisierten Proteinen oder Rezeptoren gebildet, und jede Zelle besitzt eine spezielle Kombination aus Rezeptoren. Die Wissenschaft nutzt diese biologische Einzigartigkeit der Stammzellrezeptoren zur Bezeichnung oder Markierung der Zellen. Wie in einzelnen Artikeln erörtert wird, können diese Zelltypen durch ihre Expression spezifischer Zellmarker identifiziert werden, die mit ihrem Reifezustand und/oder der Expression der Genprodukte korrelieren, die ihre Reaktionen auf Umweltsignale steuern.

Warum könnten Stammzellen bei MS eine Rolle spielen?

Sowohl histologische als auch MRT-Studien weisen darauf hin, dass es bei MS-Läsionen zu einer Remyelinisierung kommen kann. Das Ausmaß einer solchen Remyelinisierung ist von Läsion zu Läsion unterschiedlich. Es gibt eine Reihe von Tiermodellen für MS, bei denen die experimentelle, durch Toxine oder Virus-/Immunmechanismen verursachte Demyelinisierung anschließend fast vollständig repariert wird. In diesen Modellen erfolgt die Remyelinisierung nicht durch die Zellen (Oligodendrozyten), die ursprünglich das Myelin gebildet haben, sondern durch unreife Vorläuferzellen oder Stammzellen. Diese Zellen bewegen sich zum Ort der Verletzung (wo es zur Demyelinisierung gekommen ist) und entwickeln sich in myelinbildende Zellen. Diese Zellen können an verschiedenen Stellen im adulten menschlichen ZNS nachgewiesen werden, auch in Bereichen um MS-Läsionen herum.

Was muss man über Stammzellen bei MS wissen?

Ein zentrales Problem in der MS-Forschung ist die Erklärung, was die Fähigkeit der Vorläuferzellen beschränkt, die Läsionen bei MS zu reparieren. Überlegungen dazu sind zum Beispiel:

  • Anzahl der verfügbaren Vorläuferzellen
  • ob die vorhandenen Vorläufer auf irgend eine Weise defekt sind
  • ob es Ausfälle bei den Signalen gibt, die notwendig sind, um diese Zellen zu den Läsionen zu bringen und sie dazu anzuregen, sich in myelinbildende Zellen zu entwickeln, oder umgekehrt, ob konkrete Signale im Umfeld des ZNS solche Reaktionen hemmen. Wird die Wiederherstellung durch das Ausmaß des Schadens an den zugrundeliegenden Axonen eingeschränkt?

Ein Thema dieser Ausgabe von MS in focus ist die Darstellung der Methoden, die angewendet werden, um den Aufbau von Vorläufer- oder Stammzellen nachzuvollziehen.

Umsetzung der Stammzellbiologie in eine Remyelinisierungstherapie bei MS

Die aktuelle Ausgabe präsentiert spezielle Perspektiven zur Biologie und der potentiellen klinischen therapeutischen Anwendung eines Bestands an Stammzellpopulationen. Stammzellpopulationen, die normalerweise nicht im ZNS vorkommen, müssen ins ZNS gebracht (exogene Wiederherstellung) und dann dazu angeregt werden, sich direkt am eigentlichen Wiederherstellungsprozess zu beteiligen. Stammzellen, die im ZNS vorkommen, haben das Potential, eine endogene (innerhalb des Körpers) Wiederherstellung zu fördern, zum Beispiel die Anwendung biologischer oder pharmazeutischer Wirkstoffe, die die Blut-Hirn-Schranke überwinden können und die Anzahl der Zellen erhöhen und ihre Entwicklung in nützliche myelinbildende Zellen fördern.

Die Zukunft der Stammzellentechnologie bei MS

In dieser Ausgabe von MS in focus wird erörtert, wie Fortschritte bei den Erkenntnissen über Stammzellbiologie uns möglicherweise dazu führen könnten, die Stammzelltherapie bei MS anzuwenden, besonders durch die Kombination von Erkenntnissen zu den pathologischen Merkmalen von MS-Läsionen, Therapien zur Kontrolle der immunologischen Verletzungsphase von MS, und MRT zur dynamischen Überwachung des Fortschreitens der MS. Je stärker die Wissensbasis ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass diese „neue Biologie“ sich in eine rationelle, sichere und wirksame Therapie umsetzen lässt.