Hautzelle bleibt eine Hautzelle, bis sie abstirbt. Das ist ein Grundgesetz der Entwicklungsbiologie. In der Natur gilt es nach wie vor, nicht aber in den Labors der Stammzellenforscher. Sie können neuerdings einen Zelltyp mit den richtigen Substanzen in einen anderen Zelltyp verwandeln oder wissenschaftlich ausgedrückt: transdifferenzieren. Erstmals gelang das vor einem Jahr. Der aus Österreich stammende Stammzellenforscher Marius Wernig von der Stanford-Universität machte aus Hautzellen einer Maus funktionsfähige Nervenzellen, sogenannte Neurone. Damals eine Überraschung für die Fachwelt – und auch für den jungen Assistenzprofessor selbst:
"Ich war auf jeden Fall überrascht, dass es so wahnsinnig gut funktioniert und dass wir Zellen bekommen, die im wesentlichen alle Funktionen aufweisen, die auch Nervenzellen im Gehirn aufweisen."
Marius Wernig hatte die Entwicklungsprozesse der Maus genau studiert und in der Fachliteratur nach den Hauptschaltern für die Entwicklung der einzelnen Gewebe und Organe gesucht. Er fand 20 Kandidaten: Moleküle, die in der Natur die Entwicklung von Nervenzellen einleiten. Drei dieser Substanzen erwiesen sich im Experiment als wirksam. Mit ihnen konnte er in der Zellkultur Hautzellen der Maus in Nervenzellen verwandeln, so genannte Neurone. Schnell ging die Nachricht von diesem Durchbruch um die Welt. Etwa 100 Forschergruppen meldeten sich bei ihm, um die Experimente nachzumachen. Viele hatten Erfolg und entwickelten die Methode weiter.
"Einige Gruppen haben jetzt kürzlich gezeigt, dass man auch in andere Richtungen gehen kann: Also nicht nur in Richtung Stammzellen oder Neurone, wie wir es gezeigt haben. Die Leute haben jetzt auch gezeigt, dass man aus Hautzellen zu Herzzellen machen kann und Leberzellen."
Im letzten Jahr wendete sich Marius Wernig mit seinem Team am Institut für Stammzellenbiologie und Regenerative Medizin der Stanford-Universität menschlichen Zellen zu. Es kam zu einem regelrechten Wettrennen, denn auch die Konkurrenz versuchte die richtigen Substanzen zu finden, mit denen sich menschliche Hautzellen in Nervenzellen verwandeln ließen. Die drei Mäusefaktoren waren zwar ein Anfang, reichten aber nicht aus. Die Entwicklung funktionsfähiger Neurone erwies sich als ungleich komplizierter als die Verwandlung von Mäusezellen.
"Es hat sich herausgestellt, dass menschliche Zellen wirklich anders sind. Das hat vielleicht einen Grund, warum die Dinge ein bisschen langsamer sind, warum wir sind, was wir sind, und die Maus ist, was die Maus ist."
Die Forscher mussten sich mehr Zeit lassen bei der Arbeit mit menschlichen Zellen. Außerdem entdeckten sie einen vierten Faktor, der bei der Umprogrammierung der Mäusezellen nicht benötigt wurde. Aber schließlich gelang doch der Durchbruch. Und wieder hatte das Team aus Stanford die Nase vorn.
"Die Frage ist immer: Wie gut klappt es, und wie reif sind die Zellen wirklich. Haben sie wirklich funktionelle Eigenschaften? Es ist relativ einfach Zellen herzustellen, die so aussehen wie Neurone, aber ob die Zellen wirklich Aktionspotentiale haben und synaptische Verbindungen machen können mit anderen Neuronen, das ist nicht so leicht hinzukriegen. Und wir haben es geschafft und konnten es jetzt publizieren. Aber es sind sehr viele Gruppen, die daran arbeiten. Keine Frage."
Für die Stammzellenforschung ist das ein wichtiger Fortschritt. Manche sprechen sogar von einer Revolution. Kein Wunder, dass der junge Assistenzprofessor Marius Wernig ins Schwärmen gerät.
"Jetzt scheint es wirklich so zu sein, dass es überhaupt keine Grenzen gibt. Dass man also im Prinzip jede Zelle in Ihrem Körper oder auch in meinem Körper in jeden anderen Zelltyp umprogrammieren kann, wenn man nur die richtigen Faktoren herausgefunden hat, die für diese Umprogrammierung notwendig sind."
Das gilt allerdings nur für die Verwandlung verschiedener Zelltypen im Labor. Im Körper von Maus oder Mensch wurde die Umprogrammierung noch nicht ausprobiert. Ob die Zauberei mit Zellen zu neuen revolutionären Heilmethoden führen wird, weiß heute niemand.
"Ich war auf jeden Fall überrascht, dass es so wahnsinnig gut funktioniert und dass wir Zellen bekommen, die im wesentlichen alle Funktionen aufweisen, die auch Nervenzellen im Gehirn aufweisen."
Marius Wernig hatte die Entwicklungsprozesse der Maus genau studiert und in der Fachliteratur nach den Hauptschaltern für die Entwicklung der einzelnen Gewebe und Organe gesucht. Er fand 20 Kandidaten: Moleküle, die in der Natur die Entwicklung von Nervenzellen einleiten. Drei dieser Substanzen erwiesen sich im Experiment als wirksam. Mit ihnen konnte er in der Zellkultur Hautzellen der Maus in Nervenzellen verwandeln, so genannte Neurone. Schnell ging die Nachricht von diesem Durchbruch um die Welt. Etwa 100 Forschergruppen meldeten sich bei ihm, um die Experimente nachzumachen. Viele hatten Erfolg und entwickelten die Methode weiter.
"Einige Gruppen haben jetzt kürzlich gezeigt, dass man auch in andere Richtungen gehen kann: Also nicht nur in Richtung Stammzellen oder Neurone, wie wir es gezeigt haben. Die Leute haben jetzt auch gezeigt, dass man aus Hautzellen zu Herzzellen machen kann und Leberzellen."
Im letzten Jahr wendete sich Marius Wernig mit seinem Team am Institut für Stammzellenbiologie und Regenerative Medizin der Stanford-Universität menschlichen Zellen zu. Es kam zu einem regelrechten Wettrennen, denn auch die Konkurrenz versuchte die richtigen Substanzen zu finden, mit denen sich menschliche Hautzellen in Nervenzellen verwandeln ließen. Die drei Mäusefaktoren waren zwar ein Anfang, reichten aber nicht aus. Die Entwicklung funktionsfähiger Neurone erwies sich als ungleich komplizierter als die Verwandlung von Mäusezellen.
"Es hat sich herausgestellt, dass menschliche Zellen wirklich anders sind. Das hat vielleicht einen Grund, warum die Dinge ein bisschen langsamer sind, warum wir sind, was wir sind, und die Maus ist, was die Maus ist."
Die Forscher mussten sich mehr Zeit lassen bei der Arbeit mit menschlichen Zellen. Außerdem entdeckten sie einen vierten Faktor, der bei der Umprogrammierung der Mäusezellen nicht benötigt wurde. Aber schließlich gelang doch der Durchbruch. Und wieder hatte das Team aus Stanford die Nase vorn.
"Die Frage ist immer: Wie gut klappt es, und wie reif sind die Zellen wirklich. Haben sie wirklich funktionelle Eigenschaften? Es ist relativ einfach Zellen herzustellen, die so aussehen wie Neurone, aber ob die Zellen wirklich Aktionspotentiale haben und synaptische Verbindungen machen können mit anderen Neuronen, das ist nicht so leicht hinzukriegen. Und wir haben es geschafft und konnten es jetzt publizieren. Aber es sind sehr viele Gruppen, die daran arbeiten. Keine Frage."
Für die Stammzellenforschung ist das ein wichtiger Fortschritt. Manche sprechen sogar von einer Revolution. Kein Wunder, dass der junge Assistenzprofessor Marius Wernig ins Schwärmen gerät.
"Jetzt scheint es wirklich so zu sein, dass es überhaupt keine Grenzen gibt. Dass man also im Prinzip jede Zelle in Ihrem Körper oder auch in meinem Körper in jeden anderen Zelltyp umprogrammieren kann, wenn man nur die richtigen Faktoren herausgefunden hat, die für diese Umprogrammierung notwendig sind."
Das gilt allerdings nur für die Verwandlung verschiedener Zelltypen im Labor. Im Körper von Maus oder Mensch wurde die Umprogrammierung noch nicht ausprobiert. Ob die Zauberei mit Zellen zu neuen revolutionären Heilmethoden führen wird, weiß heute niemand.