Diabetes mit Stammzellen heilen? Jeder wusste, dass das schwierig sein würde. Die Parkinson-Krankheit? Noch schwieriger. Alzheimer? Wahrscheinlich unmöglich. Aber altersbedingte Makuladegeneration, eine der Hauptursachen für Erblindung? Die Ursache der AMD ist bekannt, das Rezept, um Stammzellen in Netzhautzellen zu verwandeln, funktioniert wie ein Zauberspruch, und das Auge ist „immunprivilegiert“, d. h. Immunzellen greifen keine Fremden an, wie z. B. im Labor hergestellte Netzhautzellen. Doch mehr als ein Jahrzehnt, nachdem Tierversuche vielversprechend waren, und fast acht Jahre, nachdem aus embryonalen Stammzellen hergestellte Netzhautzellen in einer klinischen Studie sicher in neun Patienten transplantiert wurden, erhält niemand außerhalb einer Forschungseinrichtung (oder einer abtrünnigen Klinik) eine Stammzelltherapie für Makuladegeneration.
Das könnte sich bald ändern. Forscher in Kalifornien wollen noch in diesem Jahr eine klinische Phase-2-Studie zur Stammzelltherapie der altersbedingten Makuladegeneration starten, und ein Team der National Institutes of Health ist nicht weit davon entfernt: Es plant die erste klinische Studie in den USA mit so genannten induzierten pluripotenten Stammzellen, die vor 12 Jahren entdeckt und 2012 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden. Diese Zellen (kurz iPSCs) werden hergestellt, indem man einfache alte adulte Zellen biologisch zurückschickt, bis sie wie embryonale Stammzellen sind – aber ohne das ethische Gepäck, das diese Zellen mit sich bringen.
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„Als iPSCs 2007 entdeckt wurden, gab es einen großen Hype, dass wir sie leicht in Therapien verwandeln könnten“, sagte Kapil Bharti vom National Eye Institute des NIH. „Aber es gab viele unbeantwortete Fragen“ darüber, wie man sicher transplantierbare Zellen herstellen kann, Fragen, die erst jetzt beantwortet werden. „
Eine Handvoll anderer iPSC-basierter klinischer Studien verschiedener Art laufen derzeit in Japan und China, während das in San Diego ansässige Unternehmen Fate Therapeutics vor kurzem von der Food and Drug Administration die Genehmigung für eine iPSC-Studie in den USA zur Behandlung solider Tumore erhalten hat.
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Bharti und seine Kollegen vom NEI berichteten am Mittwoch in der Zeitschrift Science Translational Medicine, dass sie Netzhautzellen, die aus menschlichen iPSCs gewonnen wurden, zur Behandlung einer Form der Makuladegeneration bei Ratten und Schweinen eingesetzt haben. Die Ergebnisse waren so vielversprechend, dass sie hoffen, in den nächsten Wochen Makuladegeneration-Patienten für eine klinische Studie rekrutieren zu können.
Damit stehen sich zwei Formen von Stammzellen gegenüber. Die Wissenschaftler der University of Southern California beginnen ihre Studie mit Stammzellen, die von menschlichen Embryonen stammen.
„Sie wissen, worauf wir setzen“, sagte Dr. Mark Humayun von der Keck School of Medicine der USC. Aber „im Allgemeinen sind Zellersatztherapien ein vielversprechender Ansatz bei der Behandlung von AMD. Beides sollte also erforscht werden.“
Die fortgeschrittene „trockene“ altersbedingte Makuladegeneration ist die Hauptursache für Erblindung bei Menschen über 50 Jahren und betrifft etwa 11 Millionen Menschen in den USA. Es gibt keine wirksame Behandlung. Sie wird durch das Absterben der retinalen Pigmentepithelzellen verursacht, die eine nährstoff- und sauerstoffreiche Schicht im Auge bilden, die die Stäbchen und Zapfen am Leben erhält. Wenn die RPE-Zellen aufgrund von Alter, Bluthochdruck, Rauchen oder anderen Ursachen absterben, sterben auch die Photorezeptoren ab, was zur Erblindung führt.
In der NEI-Studie begannen die Wissenschaftler unter der Leitung von Bharti mit blutbildenden Zellen, so genannten CD34+-Zellen, die aus dem Blut von drei AMD-Patienten isoliert wurden, und verwandelten sie dann in iPSCs. Sie fügten Wachstumsfaktoren und andere biochemische Stoffe hinzu, die das Schicksal der Zellen bestimmen: Obwohl pluripotente Zellen zu jeder Art von Zelle im Körper werden können, erzeugt die spezifische Kombination von Biochemikalien nur eine einzige. Bharti und sein Team schufen retinale Pigmentepithelzellen, die bei Makuladegeneration frühzeitig absterben. Jede Charge dauerte etwa 11 Wochen.
Die Idee ist, dass der Ersatz der toten und absterbenden RPE-Zellen „das Absterben dieser Photorezeptoren und die Verschlimmerung der Krankheit verhindert“, so Bharti, der zusammen mit zwei Koautoren Erfinder eines Patentantrags für die Erzeugung von Netzhautzellen aus iPSCs ist. Die Rettung von RPE-Zellen würde die Photorezeptoren nicht von den Toten auferstehen lassen und das verlorene Sehvermögen wiederherstellen. Aber er und sein Team entwickeln bereits eine AMD-Therapie, die Photorezeptoren mit einem RPE-Patch kombiniert. Das könnte die AMD-Erblindung tatsächlich heilen.
Obwohl in einer prominenten Studie aus dem Jahr 2011 neun AMD-Patienten Tröpfchen von Netzhautzellen aus embryonalen Stammzellen injiziert wurden, ging Bharti anders vor und züchtete die Zellen in Monolayern auf einem biologisch abbaubaren Gerüst. Die Gerüste, die vorsichtig zwischen die retinalen Pigmentepithelzellen und die Photorezeptoren von Ratten und Schweinen mit einer Variante der Makuladegeneration geschoben wurden, schmolzen weg und die Zellen (etwa 2.500 bei den Ratten, 100.000 bei den Schweinen) integrierten sich besser in die Netzhaut als Zellen in injizierten Tröpfchen. Die Sehkraft der Tiere wurde jedoch nicht getestet.
„Ich denke, dass diese Arbeit äußerst wertvolle Erkenntnisse liefert“, sagte Dr. Robert Lanza, Leiter der regenerativen Medizin bei Astellas Pharma US, einer Abteilung des in Tokio ansässigen Arzneimittelherstellers, und Co-Leiter der AMD-Studie von 2011, bei der embryonale Stammzellen verwendet wurden. „Ich stimme voll und ganz zu, dass eine robuste Herstellung und funktionelle Bewertung von RPE-Zellen vor dem klinischen Einsatz erforderlich ist.“
Lanza ist jedoch nicht von dem Pflasteransatz überzeugt. „Ich glaube nicht an das Argument, dass die Verwendung eines Gerüsts der Verwendung einer Zellsuspension überlegen ist“, sagte er. „Die Transplantation eines Gerüsts ist klinisch sehr anspruchsvoll und mit einer Reihe potenzieller Probleme verbunden, weshalb einige Gruppen diesen Ansatz aufgegeben haben“. Das NEI-Team erzielte vergleichbare Ergebnisse wie mit dem Pflaster, wenn es mehr RPE-Zellen injizierte, so Lanza, was „darauf hindeutet, dass dies der minimalinvasivere Weg sein könnte.“
Allerdings gehen auch andere Forscher den Weg des Pflasters. Ein Team aus London und Kalifornien berichtete letztes Jahr, dass zwei AMD-Patienten, die ein Pflaster mit einer Monoschicht aus retinalen Pigmentepithelzellen (die aus Zellen menschlicher Embryonen und nicht aus erwachsenen Zellen hergestellt wurden) erhielten, keine ernsthaften Nebenwirkungen hatten. Nach einigen Wochen konnte ein Patient 21 zusätzliche Buchstaben auf einer Standard-Augentafel sehen, der andere 29.
An der USC transplantierten Humayun und seine Kollegen RPE-bedeckte Gerüste in vier AMD-Patienten, ohne dass es zu Sicherheitsmängeln kam und mit Hinweisen darauf, dass dies die Sehkraft verbessern könnte, wie sie letztes Jahr berichteten: Mit einem Auge konnte einer der Patienten 17 Buchstaben mehr auf der Standard-Augentafel sehen als zuvor. Das USC-Team plant, noch in diesem Jahr eine klinische Studie der Phase 2 zu starten, sagte Humayun.
Eine Sorge bei Zellen, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen hergestellt werden, ist, dass einige der iPSCs im biochemischen Bad nicht zu spezialisierten Zellen werden könnten. Pluripotente Stammzellen können sich zu tumorartigen Teratomen entwickeln. Das NEI-Team brachte jedoch bis zu 96 Prozent der Stammzellen dazu, sich in RPE-Zellen zu differenzieren, und entdeckte kein solches Problem.
Auch fanden sie keine krebserregenden Mutationen in den induzierten pluripotenten Stammzellen, wovor Wissenschaftler 2017 gewarnt hatten.
Eine verbleibende Sorge ist, dass dieselbe Ursache, die der ursprünglichen Makuladegeneration eines Patienten zugrunde lag, auch den transplantierten Zellen zum Verhängnis werden könnte. Da es jedoch Jahrzehnte dauerte, bis die Krankheit das erste Mal auftrat, so Bharti, hat eine Zelltherapie im Alter von 60 oder 70 Jahren eine gute Chance, den Rest des Lebens zu überdauern. Wenn die klinische Studie vielversprechende Ergebnisse liefert, so Bharti, wird NEI nach einem kommerziellen Partner suchen, um die Therapie voranzutreiben.
Korrektur: In einer früheren Version dieses Artikels und seiner Überschrift wurde die geplante Studie des National Eye Institute falsch dargestellt. Es handelt sich um die erste in den USA, bei der eine aus induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnene Therapie am Menschen getestet wird.