Wie Wissenschaftler Organe anbauen können - und was sie zurückhält

Das Konzept der Regeneration fasziniert die Gesellschaft seit Jahrzehnten. Es wird in den Universen Marvel und DCU als eine Art Supermacht dargestellt, die es den Charakteren ermöglicht, selbst die schlimmsten Szenarien zu überleben. Angesichts der Tatsache, dass berühmte Charaktere wie Deadpool ganze Gliedmaßen nachwachsen lassen können, ist es kein Wunder, dass Wissenschaftler fasziniert genug sind, sich zu fragen, wie man eine solche Fähigkeit nachahmt. Ich meine, stellen Sie sich vor, Sie könnten zurückspringen, wenn Sie einen Arm verlieren. Wir müssten keine Amputation mehr fürchten. Oder einfach die Teile unseres Körpers herausschneiden, die nicht richtig funktionieren, und wissen, dass sie genau so nachwachsen würden, wie sie vor der Krankheit waren?

Es ist keine Zauberei mehr und auch nicht streng geheim. Die Antwort liegt in pluripotenten Stammzellen. Diese Zellen sind in der Lage, sich selbst zu duplizieren und jede Zelle im menschlichen Körper in andere Zellen zu differenzieren. Diese kommen am häufigsten in Embryonen vor. Erwachsene haben jedoch eine bestimmte Art von Stammzellen, die als somatische Stammzellen in ihrer Haut bekannt sind. Diese Zellen sind in der Lage, sich selbst zu duplizieren, können aber nur zu Hautzellen werden, sie verlieren ihre besondere Fähigkeit, sich in irgendetwas zu verwandeln.

Aus diesem Grund sind pluripotente Stammzellen bei Forschern sehr gefragt, da sie sich in jeden Zelltyp im menschlichen Körper unterscheiden können. Auf diese Weise verfügen wir über das genaue Tool, mit dem möglicherweise Millionen von Menschenleben gerettet, Körperteile nachgewachsen und entartete Organe repariert werden können. Warum haben wir es also noch nicht verwendet?

Es kommt hauptsächlich auf eine Sache an: Ethik.

Dreidimensionales Modell einer Blastozyste mit sichtbarer innerer Zellmasse am Boden

Die Angelegenheit

Vor der Erörterung der Ethik ist es wichtig zu verstehen, woher die Stammzellen stammen. Pluripotente Stammzellen stammen hauptsächlich von gespendeten Embryonen. Nachdem ein Ei befruchtet ist, entwickelt es sich in 5 Tagen zu einer Blastozyste. In dieser Blastozyste befindet sich eine kleine Ansammlung von Zellen, die als innere Zellmasse bezeichnet wird. Diese Masse besteht aus pluripotenten Stammzellen, Zellen, die sich in jeden anderen Zelltyp unterscheiden können.

Die meisten Frauen bitten Ärzte, mehrere Eier zu befruchten, falls einige Embryonen durch Mutation oder Sterben versagen. Am Ende pflanzen Wissenschaftler jedoch nur einen Embryo im Mutterleib. Was passiert dann mit den anderen?

Viele von ihnen werden weggeworfen. Gesund oder nicht.

Es gibt auch andere Möglichkeiten, bei denen Mütter gesunde Embryonen für andere spenden, aufbewahren oder der Forschung überlassen können. Embryonen, die für eine Transplantation nicht lebensfähig sind, werden jedoch in der Wissenschaft am häufigsten in Betracht gezogen. Hier kommt das Problem ins Spiel. Viele Menschen wollen keine Embryonen für die Wissenschaft spenden, egal ob sie lebensfähig sind oder nicht.

In den Augen vieler wird die Spende eines Embryos an die Wissenschaft, ob er nun zu einem Leben heranwachsen kann oder nicht, im selben Licht gesehen wie die Abtreibung. Das Thema, wann ein Embryo wirklich zu einem Leben wird, ist schwer zu messen, und für einige liegt die Antwort nicht in der Wissenschaft, sondern kann in der Religion, in den Familienwerten oder in anderen Bereichen liegen. Dies hat viele Staaten und Länder dazu veranlasst, strenge Regeln für die Verwendung von Embryonen in der Forschung aufzustellen. Ich persönlich bin der Meinung, dass es die persönliche Entscheidung einer Mutter ist, was mit ihren Embryonen geschieht, und nur ihre Entscheidung. Was wäre, wenn es eine Möglichkeit gäbe, diesem Problem vollständig auszuweichen? Gibt es eine Möglichkeit für Wissenschaftler, Stammzellen zu untersuchen, ohne sie von einer Blastozyste zu beziehen?

Es gibt.

Induzierte pluripotente Stammzellen

Im Jahr 2006 hat Shinya Yamanaka einen Weg gefunden, Stammzellen aus Zellen zu erzeugen, die bereits in differenzierter Form in Ihrem Körper vorhanden sind.

Er fand heraus, dass er durch die Einführung von vier Transkriptionsfaktor-Genen in die DNA von Hautzellen, die als Oct3 / 4, SOX2, c-Myc und KLF4 bekannt sind, Zellen erzeugen konnte, die wie embryonale Stammzellen pluripotente Stammzellen sind! Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die die Expression von DNA in einer Zelle beeinflussen und die Differenzierung bestimmen.

Zusätzlich beeinflussen bestimmte Hormone und die Nähe zu anderen Zelltypen die Zelldifferenzierung. Dr. Yamanaka und dieses Team haben den Begriff „Induced Pluripotent Stem Cells“ (iPS-Zellen) so geprägt, dass er sich auf Zellen bezieht, die auf diese Weise erzeugt wurden. Wissenschaftler müssen sich nicht mehr auf Embryonen für Stammzellen verlassen und können diese Zellen zum Experimentieren und Modellieren von Krankheiten verwenden.

Wissenschaftler haben Organe wie das Herz oben aus Stammzellen gezüchtet. Diese Gesichtsabstoßung tritt jedoch auf, wenn sie in den Körper einer Person implantiert wird, wenn die Zellen nicht ihre eigenen sind.

Der noch bessere Teil ist, dass diese Zellen die DNA der Person enthalten, von der sie entnommen wurden, was bedeutet, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass der Körper den Teil abstößt, wenn sie zum Aufbau von Organen oder zur Regeneration von Körperteilen verwendet werden. Der Körper erkennt die DNA als seine eigene und das menschliche Immunsystem greift das Organ nicht an und zerstört es nicht. Dies ist jedoch kein neuer Ausbruch. Die Menschen kennen iPS-Zellen seit 12 Jahren. Haben wir also noch nicht begonnen, die Gliedmaßen nachzubauen und die Liste der Organtransplantationen zu erweitern?

Die Barriere

Die Einführung dieser vier Gene hat sich als herausfordernd erwiesen. Um einer Zelle Gene hinzuzufügen, müsste man die darin enthaltene DNA modifizieren. Ursprünglich wurden die Transkriptionsfaktor-Gene mit einem Virus in die Zelle eingeschleust, da Viren eine DNA-Sequenz hervorragend modifizieren können. Sie waren jedoch ein bisschen zu gut in ihrer Arbeit. In den mit einem Virus modifizierten Zellen gab es eine hohe Rate an Krebs und anderen Mutationen, mit denen die Wissenschaftler nicht gerechnet hatten. Die zufällige und flüchtige Natur von Viren macht sie zu einer riskanten Wahl für die Modifikation von DNA in Stammzellen für Behandlungen und Transplantationen. Was ist, wenn Sie eine Bauchspeicheldrüse transplantieren, die von virusmodifizierten Zellen gebildet wurde, und das Organ später Krebs entwickelte? Das würde nicht nur dazu führen, dass die Bauchspeicheldrüse erneut ausfällt, sondern auch den Patienten gefährden.

Die andere Möglichkeit wäre, CRISPR zu verwenden, um stattdessen die Gene in den Zellen zu bearbeiten, was viel weniger riskant ist als die Verwendung eines Virus. Diese Option wird derzeit von Wissenschaftlern und Laboren weltweit untersucht.

Die zentralen Thesen:

  • Stammzellen sind eine große Sache. Sie können damit Organe, Gliedmaßen oder sogar Modellkrankheiten in einem Labor züchten
  • Stammzellen sind einzigartig, weil sie sich selbst replizieren und sich in jede Zelle des menschlichen Körpers differenzieren können
  • Ethik ist ein großes Problem in der Stammzellenforschung! Menschen haben unterschiedliche Ansichten darüber, ob Wissenschaftler an ausrangierten Embryonen experimentieren sollten, was letztendlich den Fortschritt bremst
  • Induzierte pluripotente Stammzellen können aus adulten Zellen hergestellt werden und vermeiden das ethische Problem vollständig
  • Es ist schwierig, Gene in Stammzellen einzuführen, aber mit Technologien wie CRISPR ist die Wissenschaft auf dem besten Weg, erstaunliche Leistungen in der regenerativen Medizin zu erbringen