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Qualitätskontrolle von Stammzellen verbessern

Deutsche und US-amerikanische Partner bündeln ihre Kräfte

Oliver Kemimer

Aus menschlichen iPS-Zellen generierte Nervenzellen, hier grün gefärbt. Blau eingefärbt sind die Zellkerne.

16.10.2015: Drei Partner bündeln ihre Kräfte, um die Qualitätskontrolle von Stammzellen weiter zu verbessern: The Scripps Research Institute (TSRI) in Kalifornien, USA, sowie das Zentrum für Integrative Psychiatrie Kiel (ZIP) und das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME. Die deutsche und die amerikanische Seite erhalten jeweils rund 1,8 Millionen US-Dollar in den kommenden drei Jahren. Forschende stellen inzwischen routinemäßig „induzierte pluripotente Stammzellen“ her (iPS-Zellen). Um eine hohe Qualität der Zellen für Forschung und klinische Anwendung sicherzustellen, entwickelt das deutsch-amerikanische Forscherteam neue, Genomik-basierte Methoden zur Zellanalyse.

iPS-Zellen werden hergestellt, indem man eine reife Zelle, etwa eine Hautzelle, in ein früheres Entwicklungsstadium sozusagen „reprogrammiert“. Auf diese Weise entsteht wieder eine Stammzelle, die sich noch in fast jeden Zelltyp des menschlichen Körpers differenzieren kann. „Qualitätskontrolle ist unser Hauptziel“, sagt Jeanne Loring vom TSRI. „Wir müssen sicherstellen, dass Nervenzellen und andere aus iPS-Zellen gewonnene Zellen für die klinische Anwendung und die Wirkstoffforschung der jeweils ideale Zelltyp sind. Man kann sich das so ähnlich vorstellen, wie bei der Entwicklung einer klassischen medikamentösen Therapie: Die Tabletten, die wir den Patienten geben, müssen genau die richtige Menge des passenden Wirkstoffs enthalten. Die hier berücksichtigen Prinzipien der Qualitätskontrolle wenden wir auf Stammzellen an.“

Die Qualitätskontrolle auf die nächste Stufe bringen

Das Projekt wird gemeinsam finanziert durch das California Institute for Regenerative Medicine (CIRM) und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Loring erhält 1,8 Millionen Dollar für das Projekt in Kalifornien, das BMBF stellt entsprechende Mittel für den deutschen Teil des Projekts bereit, den Franz-Josef Müller (Exzellenzcluster „Entzündungsforschung“) koordiniert. Diese Förderung ermöglicht es dem Team, ein biotechnologisches Tool namens „PluriTest“ weiter zu optimieren, das im Jahr 2011 eingeführt wurde – von Loring und Müller, der damals am TSRI forschte und heute neuropsychiatrischen Erkrankungen und Entzündungen am Kieler ZIP studiert. Die neue Software wird „PluriTest2“ heißen.

„Wir werden den nächsten technologischen Schritt gehen, mit dem so genannten Next Generation Sequencing, um Lücken in der Qualitätskontrolle von Stammzellen zu schließen,“ sagt Müller. „Im Gegensatz zur früheren Microarray-basierten Technologie können wir nun sehr viel detaillierter jedes Gen sehen, das in der Zelle exprimiert wird. Das erlaubt uns, noch umfangreichere und zuverlässigere Rückschlüsse zu ziehen, sowohl in Bezug auf Pluripotenz als auch auf die Gültigkeit unserer In-vitro-Modelle und für die Sicherheit der Patientinnen und Patienten.“

Für Loring ist diese internationale Zusammenarbeit sehr vielversprechend: „Die Dynamik die entsteht, wenn international Expertinnen und Experten zusammen für eine Sache arbeiten, ist inspirierend. Und in diesem Fall ist es so, dass unsere deutschen Partner am Fraunhofer IME führende Experten auf dem Gebiet der frühen Phase der Wirkstoffforschung sind. Daher bin ich besonders zuversichtlich, dass unsere gemeinsame Arbeit zu wesentlichen wissenschaftlichen Erkenntnissen führen wird und Fortschritte in der Medikamentenentwicklung ermöglicht.“

Während die Patientensicherheit und das schnellere Entwickeln neuer Therapien starke Argumente für die Optimierung biotechnologischer Werkzeuge sind, weißt Ole Pless vom IME-ScreeningPort in Hamburg auch darauf hin, dass das Projekt dem Pharmasektor enorme Einsparpotenziale bieten könnte. „Bis jetzt wurde eine Menge Geld durch die hohen Ausfallraten in der Medikamentenentwicklung verbrannt,“ sagt Pless. „Wir müssen also dringend vorklinische Krankheits- und Toxizitätsmodelle verbessern, um hier die Ausfallraten zu senken. Entscheidend ist, dass wir möglichst früh sehen, ob wir mit einem potentiellen neuen Wirkstoff in die richtige Richtung gehen oder nicht. Und wir gehen davon aus, dass wir die Chancen darauf mit hochwertigen iPS-Zellen deutlich erhöhen können.“

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