Der Stammzelltherapie von Chorea Huntington einen großen Schritt näher
Um zu erforschen, wie die Stammzelltherapie betroffene Hirnzellen bei einer Reihe neurodegenerativer Erkrankungen reparieren könnte, eignet sich Chorea Huntington sehr gut als Modell. Huntington ist eine schwere Erbkrankheit, bei der bestimmte Zellen im Gehirn beschädigt oder zerstört werden. Betroffene erleben langsam einen Verlust ihrer körperlichen Koordinationsfähigkeit sowie ihrer geistigen Leistungsfähigkeit. Die meisten brauchen im fortgeschrittenen Stadium Vollzeitpflege. Momentan gibt es keine bekannte umfassende Behandlungsmöglichkeit oder Heilmethode. Da die Huntington-Krankheit hauptsächlich einen bestimmten Teil des Gehirns befällt, eignet sie sich gut für die Transplantation von Nervenzellen, und da sie dank zuverlässiger Gentests effektiv diagnostiziert werden kann, stellt sie ein aussagekräftiges Modell für klinische Studien dar. Mit Huntington lässt sich auch robust testen, inwiefern die transplantierten Zellen neuronale Schaltkreisen reparieren können. Das EU-finanzierte Projekt REPAIR-HD wollte für eine zukünftige klinische Huntington-Studie mit pluripotenten Transplantaten aus Stammzellen (Zellen, die sich zu sämtlichen Zelltypen entwickeln können) alle nötigen Elemente bereitstellen. Im ersten Schritt musste das Verfahren verbessert werden, mit dem Stammzellen sich zu striatalen Projektionsneuronen (medium spiny neuron, MSN) ausdifferenzieren, also den Nervenzellen, die von Huntington am stärksten betroffen sind. Dazu wurden die Stammzellen verschiedenen Molekülen ausgesetzt, um sie dazu zu bringen, sich in unreife MSN zu verwandeln, die dann nach der Transplantation in das Gehirn zu vollständig differenzierten MSN heranreifen können. Als Hauptziel ihrer erstmalig am Menschen durchgeführten Untersuchung zum Wirksamkeitsnachweis entschied sich das Team unter den unterschiedlichen verfügbaren Stammzellen für menschliche embryonale Stammzellen, da diese für den klinischen Einsatz schon weiterentwickelt sind als andere. Das Potenzial menschlicher embryonaler Stammzellen wird getestet REPAIR-HD konnte erfolgreich ein verbessertes Differenzierungsprotokoll entwickeln, mit dem aus menschlichen embryonalen Stammzellen MSN erstellt werden, und dieses Protokoll in die klinische Anwendung übertragen. Dazu musste nachgewiesen werden, ob sich die Zellen überhaupt und sicher transplantieren lassen. Dies erfolgte nach Transplantationen in Nagetiere und Affen sowie der Validierung der Instrumente zur Überwachung ihrer Entwicklung. Außerdem wurden in REPAIR-HD neue klinische Untersuchungen für Patienten mit Huntington sowie ein vollständig dokumentiertes Verfahrensprotokoll für eine zukünftige klinische Studie entwickelt. Professorin Anne Rosser erklärt dazu: „Aus Transplantation fötalen Gewebes wissen wir, dass korrekt differenzierte MSN das Gehirn bei Huntington reparieren können. Doch fötale Zellen sind schwer zu bekommen und bringen ethische Probleme mit sich. Stammzellen sind eine gute Alternative, da sie sich in Kulturen vermehren lassen und dazu gebracht werden können, sich in alle Arten adulter Körperzellen auszudifferenzieren.“ Das Team hat zunächst die Entwicklung der Spenderstammzellen in Kulturen im Labor untersucht. Dabei kam eine große methodische Bandbreite zum Einsatz, wie zum Beispiel Antikörper zur Bestimmung der entstandenen Zellarten oder Elektrophysiologie zur Untersuchung ihrer Eigenschaften. Dann transplantierten sie die Zellen in Tiere (Nagetieren und Affen) und verwendeten Verhaltenstests, um zu prüfen wie die Transplantate die Tiere beeinflussten. Instrumente zur klinischen Untersuchung wurden entwickelt und an Huntington-Patienten in mehreren Partnerlaboren getestet. Die wirksamsten Instrumente wurden dabei in einem Partnerworkshop ausgewählt. Dann wurden die Instrumente zu einer neuen Testreihe zusammengesetzt und in jedem Klinikzentrum an Patienten gleich zu Beginn, nach einem Monat und nach einem Jahr durchgeführt. Ein zusätzlicher Vorteil der Testreihe ist, dass sie auch für die Wirksamkeitsuntersuchung einer großen Reihe anderer möglicher Therapien für Huntington nützlich sein kann. Bedeutung für viele Erkrankungen des Nervensystems Dank der Ergebnisse aus REPAIR-HD ist man der Therapie einer der häufigsten monogenetischen Erkrankungen des Nervensystems einen großen Schritt näher gekommen. Sollte sich diese Therapie als wirksam erweisen, legt sie den Grundstein für einen ähnlichen Ansatz bei vielen anderen Erkrankungen des Nervensystems. Rückblickend auf die erreichten Ziele des Projekts sagt Professorin Rosser: „Wir haben die Arbeiten auf einer breiten Front vorangebracht und haben jetzt ein wesentlich tieferes Verständnis der Herausforderungen, die bei der klinischen Umsetzung entstehen. Wir haben ein neues globales Netzwerk geschaffen, um den Austausch von Daten und die Diskussion dieser Problemstellungen zu erleichtern.“
Schlüsselbegriffe
REPAIR-HD, Chorea Huntington, neurodegenerativ, menschliche embryonale Stammzellen, Transplantation von Nervenzellen, Differenzierung, Zelltransplantat, fötales Gewebe, monogenetische Erkrankung, klinische Umsetzung, Ethik