Vorlesungsankündigung:

„Stammzellen und Klonen“

Prof. Dr. med. Lukas A. Huber (Inst. Anatomie und Histologie, lukas.a.huber@uibk.ac.at)

&Prof. Dr.med. Dr.theol. Stephan P. Leher (Inst. Systematische Theologie,

stephan.leher@uibk.ac.at)

22. - 24. Mai 2002, Hörsaal Histologie 2.Stock, täglich 16.00-18:00 Uhr

Themen

• Stammzellen: Definition, Beispiele

• Totipotenz

• Embryonale Stammzellen: Gewinnung, Klonen

• Adulte Stammzellen

• Nabelschnurstammzellen

• Anwendungen

Ad 2. Gewinnung aus abgetriebenen Foeten

• Stammzellen können auch aus fünf- bis neunwöchigen abgetriebenen Föten gewonnen werden.

• Die fetalen Stammzellen sind Vorläufer der Ei- bzw. Samenzellen. Man bezeichnet sie daher als primordiale Keimzellen, die im Labor zu embryonalen Keimzellen weiterentwickelt werden.

• Sie sind pluripotent

• Sie werden nach induziertem oder spontanem Abort aus fünf- bis neunwöchigen Föten isoliert und unter Kulturbedingungen (in-vitro) zu embryonalen Keimzellen (EG-Zellen) weiterentwickelt.

• Trotz ihrer Anlage auf Bildung eines neuen Organismus, sind sie keine unmittelbaren Derivate der befruchteten Eizelle mehr, sondern Differenzierungsprodukte des implantierten Embryos.

Gewinnung von Stammzellen

Problematik bei der Gewinnung embryonaler Stammzellen

• Sowohl beim Klonen als auch bei der Gewinnung von Stammzellen aus "überzähligen Embryonen" werden die verwendeten Embryonen zerstört.

• Daher sind diese Methoden zB in Deutschland durch das Embryonen-schutzgesetz verboten.

• Nur die Erzeugung embryonaler Stammzellen aus abgetrieben Föten ist unter bestimmten Voraussetzungen erlaubt.

Beginn des Lebens – in Gesetzen unterschiedlich definiert

• In Großbritannien dürfen Forscher und Ärzte schon seit zwei Jahrzehnten im Labor mit bis zu wenige Tage alten menschlichen Embryonen arbeiten – bis zu jenem Zeitpunkt, an dem sich der Keimling natürlicherweise in die Gebärmutter eingenistet hätte.

• Dies gilt auf der Insel als Beginn menschlichen Lebens.

Beginn des Lebens – in Gesetzen unterschiedlich definiert

• Das deutsche Embryonenschutzgesetz von 1991 hingegen sieht den Beginn im Verschmelzen der Kerne von Ei- und Samenzelle – und verbietet daher die Forschung an Embryonen.

Ad 3. Klonen-therapeutisch-reproduktiv

Stammzellen durch Therapeutisches Klonen

• Der Begriff Klonen bezeichnet allgemein die künstliche Herstellung einer genetisch identischen Kopie eines Lebewesens durch Fortpflanzungstechnik.

„Therapeutisch“

• „Therapeutisch“ heißt dieses Klonen, weil es nur dem Zweck einer Behandlung dient. Das Einpflanzen eines solchen Embryos in die Gebärmutter einer Frau – also eine Entwicklung hin zum menschlichen Klon – bleibt verboten.

Durch "therapeutisches Klonen"• Ungeschlechtliche Fortpflanzung durch

Zellkerntransfer in eine enukleierte Eizelle

• Technik am geklonten Schaf "Dolly" etabliert

• Das hochdifferenzierte genetische Programm eines Körperzellkerns kann offensichtlich nach der Überführung in das Eizellplasma eine weitgehende Reprogrammierung erfahren.

• Hierbei entsteht eine neue totipotente Zelle, die sich analog einer befruchteten Eizelle zur Blastozyste entwickeln kann.

Therapeutisches Klonen…..

• Diese Methode eröffnet die Möglichkeit, aus einer somatischen Zelle eines Patienten und einer enukleierten Eizelle, ES-Zellen mit dem Genom des Patienten zu erhalten.

• Aus diesen individualspezifischen Stammzellen liessen sich gesunde Zellen und Gewebe erhalten, die bei der Übertragung auf den Patienten keine immunologischen Probleme hervorrufen.

Reproduktives Klonen

Das Dolly PrinzipDer erste Klon aus einer adulten Zelle

• Bis zu diesem Zeitpunkt hatte man Klone nur mit undifferenzierten embryonalen Zellen erzeugt. Bei diesen sind noch alle Gene aktiv und sie besitzen daher die Fähigkeit, durch Teilung und Vermehrung die unterschiedlichsten Gewebe zu bilden. Vom Sinnesorgan über Muskelfasern bis zu Blut- oder Nervenzellen.

• Es gelang ihnen, die Zellzyklen der adulten Spenderzelle und der Eizelle, die deren Erbsubstanz aufnehmen sollte, zu synchronisieren. Um dies zu erreichten, muss die Spenderzelle in ein spezielles Ruhestadium, die sogenannte "GO-Phase" gebracht werden.

Die Phasen des Zellzyklus im Eukaryonten

M Phase (Mitose)(Kern- und Zellteilung)

G1 Phase(Wachstumsphase)

G0 Phase(Ruhephase)

EukaryontischerZellzyklus

S Phase(DNS-Synthesephase)

G2 Phase(Reperatur-und

Vorbereitungsphase)

Anm: G0,1,2 = Gap (englisch Pause)

• In der Praxis brauchten Wilmot und Cambell fast 300 Anläufe, um mit dieser Methode einen Embryo zu produzieren, der nicht nach den ersten Zellteilungen sofort wieder abstarb. Dolly allerdings hielt durch. Sie wurde nach einigen Tagen im Reagenzglas in die Gebärmutter einer Schafs-Leihmutter eingepflanzt und ganz normal ausgetragen und geboren.

• Rein äußerlich ein Schaf wie alle anderen, war das neugeborene Lamm dennoch eine weltweite Sensation: Dolly war die exakte genetische Kopie des Schafs, aus dessen Euterzelle sie entstand - ein Klon.

Technische Limitationen

• Die Gewinnung funktionstüchtiger primordialer Keimzellen aus Abortgewebe wird wegen der mit dem Absterben des Fötus verbundenen autolytischen Prozesse und dem variablen Abortverlauf technisch problematischer sein als die Isolation von ES-Zellen aus einer Blastozyste.