Stammzellen leicht erklärt
Eine Stammzelle kann zweierlei: sich selbst erneuern und sich in spezialisierte Zellen verwandeln. Aus ihr entsteht Haut, Blut oder Nerv — je nachdem, welche Signale sie bekommt.
Differenzierung — die Spezialisierung zu einem bestimmten Zelltyp.
Totipotent — kann einen kompletten Organismus bilden, nur die befruchtete Eizelle und die ersten Teilungsstadien.
Pluripotent — kann alle Zelltypen des Körpers bilden, aber keinen ganzen Organismus.
Multipotent — kann mehrere verwandte Zelltypen bilden, etwa alle Blutzellen.
iPS-Zellen — induzierte pluripotente Stammzellen, aus Körperzellen zurückprogrammiert.
| Stufe | Vorkommen | Kann bilden |
|---|---|---|
| totipotent | Zygote, erste Teilungen | gesamten Organismus samt Plazenta |
| pluripotent | frühe Blastozyste, iPS-Zellen | alle über 200 Zelltypen des Körpers |
| multipotent | Knochenmark, Haut, Darm | eine Gewebefamilie, z. B. alle Blutzellen |
| unipotent | z. B. Vorläufer der Spermien | genau einen Zelltyp |
Warum die Umprogrammierung so wichtig war
Lange galt Differenzierung als Einbahnstraße. 2006 zeigte Shinya Yamanaka, dass sich Hautzellen mit wenigen Faktoren wieder in einen pluripotenten Zustand versetzen lassen — die iPS-Zellen. Damit lassen sich patienteneigene Zellen gewinnen, ohne Embryonen zu verbrauchen. Yamanaka erhielt dafür 2012 den Nobelpreis für Medizin.
💬 Mia fragt Opa Theo
Warum ist das Thema so umstritten?
Weil für embryonale Stammzellen früher Embryonen verbraucht wurden. Genau diesen Konflikt entschärfen die iPS-Zellen — sie kommen aus normaler Haut.
Kann man damit jedes Organ nachbauen?
Noch nicht. Einzelne Gewebe ja, ein vollständiges Organ mit Blutgefäßen und Nerven ist Forschung, keine Behandlung.
Was heute schon Routine ist
Die Stammzelltransplantation bei Leukämie ist seit Jahrzehnten etabliert: Blutbildende Stammzellen aus dem Knochenmark oder aus dem Blut eines Spenders bauen das gesamte Blutsystem neu auf. Ebenfalls anerkannt sind Verfahren zur Behandlung schwerer Hornhautschäden am Auge. Alles darüber hinaus — Herz, Rückenmark, Bauchspeicheldrüse — befindet sich in klinischen Studien.
Totipotent und pluripotent gleichgesetzt. Nur totipotente Zellen können einen ganzen Organismus samt Plazenta bilden.
Stammzellen mit Klonen verwechselt. Zwei verschiedene Verfahren.
„Stammzellen heilen alles." Etabliert sind Blutkrebs und einzelne Augenerkrankungen — der Rest ist Forschung.
Erwachsene hätten keine Stammzellen. Knochenmark, Haut und Darm erneuern sich lebenslang aus multipotenten Stammzellen.
Erkläre den Unterschied zwischen pluripotenten und multipotenten Stammzellen und begründe, warum iPS-Zellen ethisch weniger umstritten sind als embryonale.
Lösung anzeigen
Pluripotente Zellen können alle über 200 Zelltypen des Körpers bilden,
multipotente nur die Typen einer Gewebefamilie — eine blutbildende Stammzelle liefert
rote und weiße Blutkörperchen sowie Blutplättchen, aber niemals eine Nervenzelle.
iPS-Zellen entstehen aus gewöhnlichen Körperzellen, etwa aus der Haut, die durch
eingeschleuste Faktoren zurückprogrammiert werden. Es wird kein Embryo verbraucht.
Zusätzlich stammen sie vom Patienten selbst, sodass das Immunsystem sie nicht
abstößt. Der ethische Einwand gegen die Zerstörung von Embryonen entfällt damit
vollständig.
Woher Stammzellen kommen
Stammzellen sind kein einheitliches Material aus dem Labor, sondern stammen aus sehr verschiedenen Quellen - und davon hängt ab, was man mit ihnen anfangen kann.
Embryonale Stammzellen stammen aus wenige Tage alten Embryonen und sind pluripotent, können also alle Zelltypen des Körpers bilden. Genau daran hängt die ethische Debatte. Adulte Stammzellen stecken dagegen in jedem erwachsenen Körper, sind aber nur multipotent: Blutbildende Stammzellen im Knochenmark liefern alle Blutzelltypen, aber keine Nervenzellen. Nabelschnurblut enthält ebenfalls blutbildende Stammzellen und lässt sich nach der Geburt einfrieren. Und seit 2006 gibt es die induzierten pluripotenten Stammzellen, kurz iPS: gewöhnliche Körperzellen, etwa aus der Haut, die durch das Einschleusen weniger Steuergene in einen embryonalen Zustand zurückversetzt werden. Sie umgehen die ethische Frage vollständig, weil kein Embryo gebraucht wird.
Die Stammzelltransplantation bei Leukämie ist die älteste etablierte Anwendung und zeigt gut, wie das praktisch aussieht. Zuerst muss ein Spender gefunden werden, dessen Gewebemerkmale zum Empfänger passen - je ähnlicher, desto geringer die Gefahr, dass die neuen Immunzellen den Körper des Empfängers angreifen. In etwa 80 Prozent der Fälle werden die Zellen heute nicht mehr aus dem Beckenknochen entnommen, sondern aus dem Blut: Der Spender bekommt einige Tage lang ein Medikament, das Stammzellen aus dem Knochenmark ins Blut schwemmt, und diese werden dann in einem Verfahren ähnlich einer Blutspende herausgefiltert. Beim Empfänger wird vorher das kranke Knochenmark durch Bestrahlung oder Chemotherapie zerstört. Die übertragenen Stammzellen finden anschließend von selbst ihren Weg ins Knochenmark und bauen dort ein komplett neues blutbildendes System auf. Nach einigen Wochen trägt der Empfänger die Blutgruppe des Spenders.
Für die Schule lohnt sich vor allem eine saubere Unterscheidung: Die Herkunft einer Stammzelle - embryonal, adult oder induziert - ist etwas anderes als ihr Potenzial - totipotent, pluripotent oder multipotent. Beides fällt oft zusammen, aber eben nicht immer, und iPS-Zellen sind genau der Fall, bei dem es auseinanderfällt.
Rund 330 Milliarden Zellen werden im menschlichen Körper täglich ersetzt. Möglich ist das nur, weil in fast jedem Gewebe ein Vorrat an Stammzellen bereitliegt.
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