Stammzellen sind ein Geschenk der Natur – Immer wenn Zellen unseres Körpers altern bzw. absterben, müssen diese ersetzt werden. Bei den blutbildenden Zellen, die eine kurze Lebensdauer haben, passiert dies täglich. Hingegen erfordern Akutsituationen wie Unfälle, die zu Gewebeverletzungen (z. B. Schnittwunden) führen, plötzliche und schnelle Gewebeneubildung. Dafür hat uns die Natur Stammzellen geschenkt. Unser Körper besitzt verschiedene „Stammzellquellen“, die sich in der Zugänglichkeit und Ausbeute unterscheiden.

Stammzellen sind in allen Phasen des Lebens anwesend - von den frühesten Stadien der Entwicklung als embryonale oder fetale Stammzellen bis hin zum erwachsenen Organismus als adulte Stammzellen. Sie bilden die Grundlage für das regenerative Potential unseres Körpers. Verantwortlich dafür sind zwei besondere Fähigkeiten der Stammzellen:

  1. Stammzellen sind weitgehend unspezialisierte Vorgängerzellen, die in der Lage sind sich in verschiedene Zelltypen oder Gewebe umwandeln zu können. Diesen Prozess der Spezialisierung nennt man Differenzierung.
  2. Im Gegensatz zu differenzierten Zellen sind Stammzellen in der Lage sich unbegrenzt zu teilen. Dadurch können jederzeit neue Stammzellen gebildet werden.

Die Vielfalt der Stammzellen

Stammzellen werden anhand ihrer Herkunft und ihres Differenzierungspotentials unterschieden. Dabei besitzen totipotente Stammzellen (lat. totus = ganz) das volle Differenzierungspotential. Aus ihnen kann ein kompletter Organismus entstehen. Pluripotente Stammzellen (lat. plus = viele) dagegen sind zwar ebenfalls voll differenzierungsfähig, jedoch kann aus ihnen kein eigener Organismus entstehen. Multipotente Stammzellen (lat. multus = zahlreich) sind bereits stärker spezialisiert – sie können sich nur in Zellen einer bestimmten Linie differenzieren. Beispielsweise sind mesenchymale Stammzellen Vorläufer für Knochen-, Knorpel-, Muskel-, Leber- und Fettzellen.

Embryonale Stammzellen

Die befruchtete Eizelle ist totipotent, d.h. aus ihr kann ein ganzer menschlicher Organismus gebildet werden. Die daraus hervorgehenden embryonalen Tochterzellen sind in der Lage mehr als 200 unterschiedliche Zelltypen hervorzubringen, können jedoch keinen neuen Organismus entstehen lassen. Daher werden sie als pluripotent bezeichnet. Pluripotente Stammzellen werden 5-7 Tage nach der Befruchtung aus der Blastozyste gewonnen.
Aufgrund ihres unbegrenzten Vermehrungspotentials und ihrer Differenzierungseigenschaften sind humane embryonale Stammzellen sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die klinische Forschung von großem Interesse. Jedoch ist ihr Einsatz für die regenerative Medizin ethisch sehr bedenklich, da für die Gewinnung von embryonalen Stammzellen Blastozysten (eine frühe Form des Embryos) zerstört werden müssen. Zusätzlich besteht die Gefahr, dass embryonalen Stammzellen nach einer Therapie im Patienten aggressive Teratome (Krebstumore) bilden und daher ist ihr Einsatz aus unserer Sicht nicht vertretbar.

Induzierte Pluripotente Stammzellen

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) sind Zellen, die im Labor durch künstliche Reprogrammierung gewebespezifischer Zellen (wie z.B. Hautzellen) in Zellen umgewandelt werden, die sich ähnlich wie embryonale Stammzellen verhalten. Dadurch, dass die Forschung an iPS-Zellen weniger ethische Probleme mit sich bringt als die an embryonalen Stammzellen, haben diese Zellen ein hohes medizinisches Potential. Allerdings neigen iPS-Zellen ebenfalls häufig zu Entartungen, wodurch das Risiko einer Tumorbildung im Patienten steigt. Daher sind diese Stammzellen als Zelltherapeutikum nur bedingt geeignet.

Adulte Stammzellen

Stammzellen existieren auch im ausgewachsenen Körper in zahlreichen Geweben. Sie befinden sich im Knochenmark, Gehirn, Fettgewebe sowie in der Leber, der Haut und in den Blutgefäßen. Ihre Aufgabe ist die Erneuerung (Regeneration) des umliegenden Gewebes. Sie besitzen ein geringeres Differenzierungspotential als die embryonalen Stammzellen und werden daher als multipotent bezeichnet. Da von ihnen keine Erhöhung des Krebsrisikos ausgeht sind adulte Stammzellen für die Medizin von großem Nutzen und werden für die Therapie einer Vielzahl an Beschwerden und Krankheiten eingesetzt.
Mesenchymale Stammzellen sind adulte Vorläuferzellen des Stütz- und Bindegewebes. Zu ihnen zählen auch die Stammzellen aus Fettgewebe, die sogenannten ASCs (adipose-derived stem cells). Sie verfügen über ein hohes Proliferationspotential und besitzen entzündungshemmende Eigenschaften. Darüber hinaus können ASCs in zahlreiche Zelltypen (Muskel-, Knorpel-, Knochen-, Leberzellen) differenzieren, und so geschädigtes Gewebe ersetzen. Daher sind sie so vielversprechend für die Therapie degenerativer Erkrankungen, wie z.B. der Behandlung von Arthrose, akuten Lebererkrankungen (akutes Leberversagen und Leberzirrhose) aber auch bei Autoimmunerkrankungen wie Multiple Sklerose, Lupus oder Diabetes Typ I.

Mesenchymale Stammzellen lassen sich aus fast allen Geweben (Knochenmark, Knorpel, Fettgewebe, Muskel, Lebergewebe, Blut, Amnionflüssigkeit) isolieren, werden bisher jedoch hauptsächlich aus dem Knochenmark gewonnen. Diese Methode ist jedoch sehr aufwändig (per Knochenmarkspunktion, unter Narkose) und hat zusätzlich den großen Nachteil, dass damit nur eine geringe Anzahl Stammzellen gewonnen werden kann.

Fettgewebe – ein natürliches Reservoir für adulte Stammzellen

Schonender und einfacher ist die Gewinnung von Stammzellen (ASCs – adipose-derived stem cells) aus dem Fettgewebe:

  • Fettgewebe ist leicht zugänglich und  kann minimal-invasiv, per Liposuktion gewonnen werden. Da für die Stammzellgewinnung lediglich geringe Mengen Fettgewebe im Milliliter Bereich benötigt werden, ist die Entnahme auch bei schlanken Personen kein Problem.
  • Fettgewebe ist ein potentes Reservoir für therapeutisch wirksame mesenchymale Stammzellen. Es enthält 500 – 1000 mal mehr Stammzellen pro Volumeneinheit als das Knochenmark.
  • Die Anzahl der Stammzellen bleibt während der gesamten Lebenszeit relativ stabil, während der Anteil der Knochenmarksstammzellen mit zunehmendem Alter drastisch abnimmt

Die medizinische Anwendung von Stammzellen aus dem Fettgewebe steckt noch in den Kinderschuhen. Allerdings belegen wissenschaftliche Veröffentlichungen drei wesentliche Eigenschaften die Fettgewebestammzellen Therapeutikum auszeichnen:

  • Entzündungshemmung: Entzündungsreaktionen sind Abwehrreaktion des Immunsystems auf einen äußeren Reiz. Oft werden bei einer Entzündungsreaktion Teile des kranken Gewebes abgestoßen. Eine fortschreitende Entzündungsreaktion kann jedoch ganze Gewebe zerstören, und damit sogar ein Organversagen hervorrufen. Daher ist es wichtig, Entzündungen frühzeitig einzuschränken. Bisher werden Entzündungen mit Medikamenten (Entzündungshemmer) behandelt. Der Einsatz von Fettgewebsstammzellen ist ein neuartiger Therapieansatz, der im Idealfall eine medikamentöse Behandlung verzichtbar macht. Verabreichte Fettgewebsstammzellen wandern zu den Entzündungsherden im Körper und produzieren vor Ort entzündungshemmende Faktoren (Zytokine). Damit können Entzündungsprozesse im Körper (z.B. in Osteoarthritischen Gelenken oder bei der Wundheilung) positiv beeinflusst werden.
  • Regeneration (Zellerneuerung): Geschädigtes Gewebe kann sich nur bedingt selbst regenerieren. Weltweit durchgeführte Studien belegen die Wirksamkeit der Fettgewebsstammzellen geschädigtes Gewebe oder Organen zu ersetzen. Wie schaffen Fettgewebsstammzellen das? Indem sie in Gewebeverbände integrieren und in verschiedene Gewebearten (Muskel-, Knorpel-, Knochen-, Nerven- oder Fettzellen) differenzieren.
  • Homing: Neueste Studien zeigen, dass Fettstammzellen von sich aus an den Ort der Entzündungsreaktion im Patienten wandern können (homing) und dort ihre Wirkung entfalten. Dies erlaubt bei vielen Erkrankungen die systemische Applikation (nicht-invasive  Infusion) der Stammzellen.

FAZIT: Fettstammzellen können Entzündungen hemmen, Zellschäden reparieren und die Gefäßneubildung fördern. Aufgrund dieser Eigenschaften sind Stammzellen so wertvoll für die regenerative Medizin.

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