Stammzellen wie vom Fließband

Marburger und Gießener Mediziner haben erstmals adulte Stammzellen kultiviert, die dem industriellen Fertigungsstandard der „Good manufacturing practice“ (GMP) genügen und somit zu Behandlungszwecken angereichert werden können. Insbesondere kommt das neuartige Zellkulturverfahren ohne tierisches Eiweiß aus, das zu allergischen Reaktionen führen könnte. Die Forschungsgruppe veröffentlichte ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „ Biochemical and Biophysical Research Communications “.

Aus den nach dem neuen Verfahren gewonnen Stammzellen reifen Körperzellen, die sich aufgrund rot gefärbter Fettspeicher oder dunkel gefärbter Kalziumablagerungen identifizieren lassen. (Abbildung: Autoren)

Mesenchymale Stammzellen (MSC) sind adulte Stammzellen, die im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen aus verschiedenen menschlichen Geweben gewonnen werden können, zum Beispiel aus Fettgewebe, Nabelschnur, Nabelschnurblut oder Knochenmark. „MSC besitzen eine hohe Plastizität, weshalb sie experimentell zur Regeneration von Wunddefekten bei Haut-, Knorpel- oder Knochenschaden eingesetzt werden, aber auch bei Muskel- oder Herzmuskeldefekten“, erläutert Mitautorin Dr. Cornelia Brendel vom Schwerpunkt für Hämatologie, Onkologie und Immunologie der Philipps-Universität. Sogar Nervengewebe lasse sich inzwischen aus diesen Stammzellen gewinnen. „Der von uns favorisierte klinische Einsatz dieser Zellen beruht auf einer sehr wichtigen biologischen Funktion dieser Zellen“, sagt Doktorand Philipp Nold, der an dem Aufsatz beteiligt ist: „Sie unterdrücken Autoimmunerkrankungen wie Multiple Sklerose und Abstoßungsreaktionen nach Gewebstransplantationen.“

Zahlreiche präklinische Studien belegen die therapeutische Wirksamkeit von mesenchymalen Stammzellen. Die Zellen lassen sich zwar hervorragend unter Laborbedingungen vermehren – sie wachsen jedoch nur einschichtig auf der Oberfläche von Kulturschalen. „Ihre Anreicherung erfolgt in diesen Studien immer in Flaschenkulturen“, berichtet Koautor Professor Dr. Holger Hackstein von der Abteilung für Transfusionsmedizin und Hämotherapie der Justus-Liebig-Universität Gießen. „Für die Behandlung eines Patienten benötigt man aber mindestens 100 Millionen Zellen und daher sehr viele Einzelkulturflaschen.“ Dies birgt eine hohe Gefahr der Verunreinigung. Darüber hinaus erforderte die MSC bislang den Einsatz von Rinderseren, auf das manche Patienten allergisch reagieren; außerdem besteht das Risiko einer Infektion mit BSE oder anderen Erregern.

Das mittelhessische Wissenschaftlerteam hat nun erstmals eine Kultivierungsmethode für MSC etabliert, bei der die Zellen in einem Hohlfasersystem wachsen. Hierfür erhielt die Gruppe einen Bioreaktor der US-amerikanischen Firma „Terumo BCT“ zur Testung. Das Hohlfasersystem ist in sich geschlossen und besitzt eine große Oberfläche auf kleinstem Raum. „Da wir menschliche Zellprodukte statt Tierserum verwenden, ist es uns gelungen, die Expansion der MSC auf eine GMP-konforme Plattform zu stellen“, führt Hackstein aus. Dadurch ließen sich MSC künftig für den Einsatz am Menschen in großem Stil anreichern, ohne einen Kompromiss gegenüber den hohen Anforderungen des deutschen Gesetzes zur Herstellung von Arzneimitteln machen zu müssen. „Wir in Marburg und Gießen waren zusammen mit Kollegen von der Blutbank in Ulm international die Ersten, die dieses Verfahren etabliert haben“, ergänzt Professor Dr. Andreas Neubauer, Direktor des Schwerpunkts für Hämatologie, Onkologie und Immunologie der Philipps-Universität.

Originalveröffentlichung: Philipp Nold, ^, Cornelia Brendel ^, & al: Good manufacturing practice-compliant animal-free expansion of human bone marrow derived mesenchymal stroma cells in a closed hollow-fiber-based bioreactor, Biochemical and Biophysical Research Communications 430 (2013) , pp. 325–330, DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.11.001

Weitere Informationen:

Ansprechpartnerin: Dr. Cornelia Brendel,
Schwerpunkt für Hämatologie, Onkologie und Immunologie der
Philipps-Universität Marburg
Tel.: 06421 58-65061
E-Mail: brendelc@staff.uni-marburg.de