Stammzellen könnten beschädigte Lungen heilen

Krankheiten der Atemwege wie Lungenemphysem, Bronchitis, Asthma und zystische Fibrose sind weltweit die zweithäufigste Todesursache. Mehr als 35 Millionen Amerikaner leiden an chronischen Erkrankungen der Atemwege. Wissenschaftler des Weizmann Instituts haben nun eine neue Richtung erforscht, die in Zukunft zur Entwicklung einer Methode zur Linderung der Krankheitssymptome führen könnte. Die kürzlich in Nature Medicine veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigen, wie der Einsatz embryonaler Stammzellen beschädigtes Lungengewebe reparieren könnte.

            Die Untersuchungen wurden auf Grundlage folgender Einsicht aufgenommen: Bestimmte Stammzellen, die sich normalerweise in der Lunge befinden, ähneln sehr den Stammzellen im Knochenmark. Anstatt im gesamten Gewebe verteilt zu sein, konzentrieren sich die Stammzellen in jedem Organ in besonderen Kompartimenten, die alle Bestimmungen beinhalten, welche die Stammzellen benötigen. Prof. Yair Reisner aus dem Fachbereich Immunologie am Weizmann Institut sagt: „Wir kamen zum Schluß, dass es möglich ist, unser Wissen über Transplantionsmethoden von Knochenmarkstammzellen zur Reparatur von Lungengewebe hier einzusetzen.“

            Eine Knochenmarktransplantation basiert auf zwei Hauptprinzipien: Auf der Fähigkeit von Stammzellen durch die Blutbahnen zum geeigneten Kompartiment zu navigieren und auf der vorherigen Räumung des Kompartiments, um für die transplantierte Stammzelle Platz zu schaffen. Reisner und sein Team nahmen an, es sei möglich, diese Prinzipien zur Induzierung neuer Stammzellen in der Lunge anzuwenden. Bevor sie dies allerdings tun konnten, mussten sie erst einmal eine für eine solche Transplantation geeignete Quelle von Stammzellen finden – was ein Problem darstellte, da sie sehr selten sind.

Die Forschungsgruppe benutzte embryonale Stammzellen der 20. - 22. Entwicklungswoche, um dieses Hindernis zu überwinden. Ihre Forschungsarbeit zeigte, dass es sich hierbei um den idealen Zeitrahmen zum Ernten dieser Zellen handelt, denn jüngere Zellen haben den Differenzierungsprozess noch nicht abgeschlossen und ältere Zellen verfügen nur in geringem Masse über die Fähigkeit zu einer Regenerierung der Lunge. Das Team führte eine Reihe von Tests durch, bei denen die Stammzellenkompartimente der Lunge mit einer von ihnen entwickelten Methode geräumt wurden und anschließend wurden die neuen Stammzellen in das Mausmodell einer beschädigten Lunge induziert. Die embryonalen Lungenstammzellen fanden ihren Weg durch die Blutbahn in die Lungen und siedelten sich in den richtigen Kompartimenten an. Nach sechs Wochen differenzierten sich die Stammzellen in gesundes Lungengewebe. Die beschädigten Lungen der Maus heilten, mit einer deutlichen Verbesserung ihrer Atmung.

            Als Nächstes beabsichtigt Reisner die korrekte Dosierung der Medikamente zu bestimmen, um eine Abstoßung der transplantierten Zellen nach solchen Eingriffen zu verhindern. „Aber unsere eigentliche Vision nach diesem Erfolg ist es,“ sagt Reisner, „eine Lungengewebe-Bank als Quelle für embryonale Stammzellen einzurichten.“ Diese Bank könnte Zellen zur Verfügung stellen, um den Schaden bei Patienten mit einer ernsthaften Atemwegserkrankung zu reparieren.

Prof. Yair Reisners Forschungsarbeit wird finanziert von dem  Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust, der Steven and Beverly Rubenstein Charitable Foundation und von Roberto und Renata Ruhman in Brasilien. Prof. Reisner hält den Henry-H.-Drake-Lehrstuhl für Immonologie inne.