Umprogrammierung von Körperzellen eröffnet neue Therapieoptionen

Umwandlung von Körperzellen in andere Zellarten als neuer Therapieansatz?

Wissenschaftler haben einen Chip entwickelt, welcher zur Heilung von Verletzungen beiträgt und sogar neues Nervengewebe entstehen lässt. Dieser Chip ist in der Lage, Körperzellen in andere Zellarten umzuprogrammieren. Das neue Verfahren könnte zu einem medizinischen Durchbruch bei der Behandlung von Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson führen, bei denen bestimmte Zellen zunehmend zerstört werden.

Den Forschern von der Ohio State University ist es gelungen, mit der Hilfe eines elektronischen Chip Zellen im Körper in andere Zellarten umzuprogrammieren. Durch die Verwendung könnten in Zukunft beispielsweise Verletzungen geheilt werden. Die Experten veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Studie in der englischsprachigen Fachzeitschrift „Nature Nanotechnology“.

Bisher verwendete Methoden

Wenn zum Beispiel bei einem Unfall das Gewebe sehr stark verletzt wurde, wird häufig versucht, das Gewebe von anderen Körperregionen zu verpflanzen. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass Gewebe von Spendern transplantiert wird. Allerdings besteht das Risiko, dass solches Gewebe vom Körper des Verletzten abgestoßen wird. Es gibt zudem die Möglichkeit neue Körperzellen in einem Labor zu züchten, um diese dann später auf beschädigtes Gewebe zu verpflanzen. Dies gestaltet sich allerdings als sehr umständlich, sagen die Mediziner.

Was ist Reprogrammierung?

Die Experten der Ohio State University wollten die Zellen des Körpers dazu bringen, dass diese sich in andere Zellarten umwandeln. So kann dann beschädigtes Gewebe ersetzt werden. Dieses Verfahren wird auch als Reprogrammierung bezeichnet. Bei Versuchen an Mäusen gelang es den Wissenschaftlern, die Hautzellen von lebenden Mäusen zu Nervengewebe umzuprogrammieren. Es konnten auch Hautzellen zur Umwandlung in Gefäßzellen angeregt werden. So konnten die Mediziner eine beschädigte Muskulatur heilen. Das dabei verwendete Verfahren wird als sogenannte Gewebe-Nano-Transfektion (tissue-nano-transfection oder TNT) bezeichnet.

Was ist eine Transfektion?

Die Eigenschaften von Zellen können verändert werden, wenn bestimmte DNA-Bruchstücke (Reprogrammierungsfaktoren) eingeschleust werden. Dieses Einbringen von Genen wird von Fachleuten und Medizinern auch als Transfektion bezeichnet. Eine Gewebe-Nano-Transfektion könnte in Zukunft verwendet werden, um auf schonende und effektive Weise sogenannte Reprogrammierungsfaktoren in Körperzellen eines lebenden Organismus einzufügen.

Erfolge bei Versuchen an Mäusen

Bei den Versuchen an Mäusen wurde über die Haut der Tiere eine leichte elektrische Spannung angelegt. Danach wurde ein kleiner Chip von außen auf die Haut gelegt. Dieser war mit einer bestimmten Lösung benetzt. Durch einen kurzen elektrischen Impuls wurden dann die Wände der Hautzellen durchlässig gemacht. Es entstanden für einen Moment sehr kleine Öffnungen in den Zellwänden, welche auch als Nanokanäle bezeichnet werden. So konnten anschließend die sogenannten Reprogrammierungsfaktoren in die Zellen gelangen. Diese Vorgang wurde an Mäusen getestet und funktioniert tatsächlich, erläutert Dr. James Lee von der Ohio State University.

Nebenwirkungen von anderen Methoden

Die neue Methode scheint weniger Risiken mit sich zubringen als ältere Verfahren, bei denen beispielsweise DNA-Material mit Hilfe von Viren in Körperzellen eingeschleust wurde. Bei solchen Verfahren besteht nicht zuletzt das Risiko, dass ungewollten Mutationen entstehen. Bei einem weiteren Behandlungsansatz, werden Reprogrammierungsfaktoren mit Hilfe elektrischer Spannung in Zellen eingebracht. Dies kann allerdings zu Gewebeverletzungen führen. Das neue TNT-Verfahren erzeugt dagegen keine Schäden im Gewebe und kann das Material ganz gezielt in die gewünschten Zellen einbringen, sagen die Forscher.

Vorteile des neuen Verfahrens

Das neue Verfahren dauert kürzer als eine Sekunde, außerdem ist es nicht invasiv, erklärt Autor Chandan Sen von der Ohio State University in einer Pressemitteilung. Es seien bereits nach einem Zeitraum von sieben Tagen Veränderungen festzustellen. Nach nur einer Woche wuchsen neue Gefäße in den Beinen von Mäusen, bei denen vorher die Durchblutung unterbrochen und deren Gewebe geschädigt war, fügt der Experte hinzu. Die Einsatzmöglichkeiten für die neue Technik seien sehr vielfältig. Ein Einsatz ist nicht nur auf den Gebrauch an der Haut beschränkt, erläutern die Wissenschaftler. Die Technologie kann auch mit anderen Geweben im Körper oder außerhalb des Körpers verwendet werden. Dies bedeutet, dass wahrscheinlich auch Schäden innerer Organe behandelt werden können.

Weitere Forschung ist nötig

Weitere Untersuchungen müssen jetzt zeigen, ob die Technologie auch bei Menschen erfolgreich eingesetzt werden kann. Die Behandlung muss dabei natürlich auch sicher für die Patienten sein. Nur so kann eine Therapie auf der Grundlage der Technologie entwickelt werden. Durch neue entstandene Nervenzellen könnten in Zukunft beispielsweise Behandlungen von Alzheimer- oder Parkinson-Erkrankungen ermöglicht werden, hoffen die Forscher. Die Anwendung an Menschen könne bereits innerhalb des nächsten Jahres überprüft werden. (as)