Neuen Weg für erfolgreichere Stammzelltransplantationen aufgespürt
Zeitweise Hemmung des natürlichen Zelltods der Spenderzellen verbessert deren Anwachsen beim Empfänger
Forscher des Universitätsklinikums Freiburg haben eine Möglichkeit gefunden, um den Transplantationserfolg von Blutstammzellen deutlich zu verbessern. Vor Übertragung von Maus-Stammzellen blockierten sie deren Fähigkeit, kontrolliert abzusterben. Dadurch nisteten sich mehr Zellen im Knochenmark ein und es kam zu einer effizienteren Blutbildung. Da die Blockade zeitlich befristet war, stieg die Gefahr einer krankhaften Zellvermehrung in Form einer Leukämie gleichzeitig nicht an. Sollte die neue Methode auf menschliche Blutstammzellen übertragbar sein, könnten zukünftig Patienten, die unter Erkrankungen des blutbildenden Systems leiden, mit deutlich weniger Stammzellen behandelt werden. Das würde die Erfolgsaussichten einer Transplantation erhöhen und die Nebenwirkungen reduzieren.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine zeitweise Hemmung des Zelltods die Überlebensfähigkeit der Stammzellen steigert, ohne schädliche Effekte zu entwickeln“, sagt Studienleiterin Dr. Miriam Erlacher, Forschungsgruppenleiterin und Fachärztin an der Klinik für Pädiatrische Hämatologie und Onkologie des Universitätsklinikums Freiburg. „Darum könnte dies ein vielversprechender Ansatz sein, um die Stammzelltransplantation erfolgreicher und sicherer zu machen.“
Aus sogenannten hämatopoetischen Stammzellen entsteht eine Vielzahl von Blutzellen. Darum eignen sie sich zur Behandlung unterschiedlichster Krankheiten, wie therapieresistenter Leukämien, Immundefekten oder Sichelzellanämie. Dafür können gesunde Stammzellen von einem passenden Spender auf den Patienten übertragen werden. Etablieren sich die Zellen erfolgreich im Knochenmark, beginnen sie nach wenigen Tagen mit der Produktion gesunder Blutzellen.
Der Prozess der Transplantation ist für Stammzellen sehr anstrengend und viele Zellen sterben, bevor sie im Knochenmark anwachsen können. Das hat bislang die Bildung gesunder Blutzellen stark verzögert oder sogar verhindert, was insbesondere dann zum Problem wird, wenn nur wenige Spenderzellen gewonnen werden können. Nabelschnurblut etwa enthält grundsätzlich zu wenige Blutstammzellen, um für die Transplantation erwachsener Patienten verwendet zu werden.
Zellen sterben bei Stress in einem geordneten Prozess, der als Apoptose bezeichnet wird. Die Transplantations-assoziierte Apoptose wird durch die zwei Proteine BIM und BMF gesteuert. Eine dauerhafte Blockade dieser Proteine erhöht zwar die Chance einer erfolgreichen Transplantation, allerdings steigert eine solche erzwungene Unsterblichkeit der Zellen das Risiko für Autoimmunerkrankungen und Krebserkrankungen. „Da wir inzwischen den Zelltod nur noch zeitweise verhindern, vermeiden wir die gleichzeitige Entstehung negativer Effekte“, sagt Dr. Erlacher.
In diesem Projekt isolierte das Team um Dr. Erlacher Blutstammzellen aus dem Knochenmark von Mäusen und schleuste ein Gen ein, wodurch die Zellen für rund sieben bis neun Tage das Protein BCL-XL herstellen konnten. BCL-XL wiederum blockiert BIM und BMF und verhindert so den Zelltod. Dadurch wurde die Wahrscheinlichkeit deutlich erhöht, dass sich die Zellen in das Knochenmark der Empfängertiere einnisteten und Blutzellen produzierten. Gleichzeitig wurde das Risiko krankhafter Veränderungen nicht gesteigert.
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