Stammzellen und regenerative plastische Medizin

Heute gibt es kaum noch praktizierende Ärzte, die nicht von der Entwicklung einer neuen Richtung in der Behandlung schwerster Krankheiten wissen, die bisher mit traditioneller und alternativer Medizin unheilbar waren. Die Rede ist von regenerativer plastischer Medizin, die auf der Nutzung des regenerativen Potenzials von Stammzellen basiert. Um diese Entwicklung ist eine beispiellose wissenschaftliche Diskussion und ein pseudowissenschaftlicher Hype entstanden, die größtenteils den Informationsübertreibungen des World Wide Web zu verdanken sind. Innerhalb kürzester Zeit haben Laborstudien zum therapeutischen Potenzial von Stammzellen das Experimentelle übertroffen und wurden aktiv in die praktische Medizin eingeführt, was eine Vielzahl wissenschaftlicher, ethischer, religiöser, rechtlicher und legislativer Probleme mit sich bringt. Staatliche und öffentliche Institutionen haben sich offensichtlich als unvorbereitet auf die Geschwindigkeit des Übergangs von Stammzellen aus Petrischalen zu Systemen zur intravenösen Verabreichung erwiesen, was weder der Gesellschaft als Ganzes noch dem einzelnen Betroffenen zugutekommt. Es ist nicht leicht, die unvorstellbare Menge an Informationen über die Fähigkeiten von Stammzellen sowohl in quantitativer als auch qualitativer Hinsicht zu verstehen, selbst für Spezialisten (von denen es keine gibt, da jeder versucht, den neuen wissenschaftlichen Trend auf seine eigene Art zu meistern), ganz zu schweigen von Ärzten, die nicht direkt in die regenerative plastische Medizin involviert sind.

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Warum sind solche Experimente notwendig und sind sie überhaupt notwendig?

Auf den ersten Blick ist die Entstehung zellulärer Interspezies-Chimären das Ergebnis der ungezügelten Fantasie eines fanatischen Wissenschaftlers, der die Bioethik vergessen hat. Doch gerade dieser Ansatz hat unser grundlegendes Wissen über die Embryogenese erheblich erweitert, da er es ermöglicht, die für die Organogenese (die Bildung von Leber, Gehirn, Haut und Organen des Immunsystems) notwendige Zellzahl zu berechnen. Darüber hinaus (vielleicht ist dies der wichtigste Aspekt der ESC-Biologie) steht Genetikern ein einzigartiges Werkzeug zur Verfügung, mit dessen Hilfe sich die funktionelle Funktion von Genen während der Chimärisierung von Embryonen bestimmen lässt. Zunächst wird eine spezielle Doppel-Knockout-Technik verwendet, um das untersuchte Genpaar in den ESCs „abzuschalten“. Anschließend werden diese ESCs in eine Blastozyste eingebracht und die Veränderungen im Körper des sich entwickelnden chimären Embryos beobachtet. Auf diese Weise wurden die Funktionen der Gene sf-1 (Entwicklung der Nebenniere und der Geschlechtsorgane), urt-l (Nierenanlage), muoD (Skelettmuskelentwicklung) und gata-l-4 (Anlage der Erythropoese und Lymphopoese) ermittelt. Darüber hinaus können bisher unerforschte menschliche Gene in die embryonalen Stammzellen von Labortieren eingebracht (transfiziert) werden, um ihre Funktion mithilfe eines chimären Embryos zu bestimmen.

Die Rechtfertigung eines Experiments mit dem Erwerb neuer grundlegender Erkenntnisse stößt jedoch in der Regel nicht auf breite Zustimmung. Lassen Sie uns ein Beispiel für die praktische Bedeutung der Chimärisierung mit ESCs geben. In erster Linie handelt es sich dabei um die Xenotransplantation, also die Transplantation tierischer Organe auf den Menschen. Theoretisch ermöglicht die Schaffung von Mensch-Schwein-Zellchimären, ein Tier zu erhalten, das in seinen antigenen Eigenschaften dem ESC-Spender viel ähnlicher ist, was in verschiedenen klinischen Situationen (Diabetes mellitus, Leberzirrhose) das Leben eines kranken Menschen retten kann. Allerdings müssen wir dazu zunächst lernen, wie wir dem Genom einer reifen somatischen Zelle die Eigenschaft der Totipotenz zurückgeben können, bevor wir sie in einen sich entwickelnden Schweineembryo einführen können.

Die Fähigkeit von embryonalen Stammzellen, sich unter speziellen Kultivierungsbedingungen nahezu unbegrenzt zu teilen, wird heute genutzt, um totipotente Zellmasse zu produzieren und diese anschließend in spezialisierte Zellen, wie z. B. dopaminerge Neuronen, zu differenzieren, die dann einem Parkinson-Patienten transplantiert werden. In diesem Fall geht der Transplantation zwangsläufig eine gezielte Differenzierung der gewonnenen Zellmasse in für die Behandlung benötigte spezialisierte Zellen und deren Reinigung von undifferenzierten Zellbestandteilen voraus.

Wie sich später herausstellte, war die Gefahr der Karzinogenese bei weitem nicht das einzige Hindernis für eine Zelltransplantation. Spontan differenzieren sich embryonale Stammzellen in embryoiden Körpern heterogen, d. h. sie bilden Derivate einer Vielzahl von Zelllinien (Neuronen, Keratinozyten, Fibroblasten, Endotheliozyten). Im Sichtfeld des Mikroskops stechen in diesem Fall Kardiomyozyten unter den Zellen unterschiedlichen Phänotyps hervor, von denen sich jeder in seinem eigenen Rhythmus zusammenzieht. Um einen Patienten zu behandeln, sind jedoch reine Zellpopulationen erforderlich: Neuronen – im Falle eines Schlaganfalls, Kardiomyozyten – im Falle eines Herzinfarkts, β-Zellen der Bauchspeicheldrüse – im Falle eines Diabetes mellitus, Keratinozyten – im Falle von Verbrennungen usw.

Die nächste Stufe in der Entwicklung der Zelltransplantation war mit der Entwicklung von Technologien zur Gewinnung einer ausreichenden Zahl (Millionen von Zellen) solcher reinen Zellpopulationen verbunden. Die Suche nach Faktoren, die die gerichtete Differenzierung von embryonalen Stammzellen verursachen, war empirischer Natur, da der Ablauf ihrer Synthese während der Embryogenese unbekannt blieb. Zunächst wurde festgestellt, dass die Bildung des Dottersacks durch Zugabe von cAMP und Retinsäure zur Kultur von embryonalen Stammzellen induziert wird. Hämatopoietische Zelllinien wurden in Gegenwart von 1L-3, SCF, Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGH), insulinähnlichem Wachstumsfaktor (IGF-1), 1L-6 und Granulozyten-Kolonie-stimulierendem Faktor (G-СSF) im Kulturmedium gebildet. Nervensystemzellen wurden aus den embryonalen Stammzellen gebildet, nachdem LIF und die Fibroblastenschicht, die als Nährschicht diente, entfernt wurden. Nach der Behandlung mit Retinsäure in Gegenwart von fötalem Serum begannen sich die embryonalen Stammzellen (ESCs) zu Neuronen zu differenzieren. Durch Zugabe von Dimethylsulfoxid (DMSO), das eine gezielte Abgabe hydrophober Signalmoleküle an den Zellkern ermöglicht, wurden Kardiomyozyten gewonnen. Die Anreicherung aktiver Sauerstoffspezies im Kulturmedium sowie elektrische Stimulation trugen zur Bildung reifer kontraktiler Kardiomyozyten bei.

Es wurden enorme Anstrengungen und Ressourcen darauf verwendet, Bedingungen für die Differenzierung von ESCs in insulinproduzierende Zellen der Bauchspeicheldrüse zu finden. Es wurde jedoch bald klar, dass eine Reihe spezialisierter Zelllinien (pankreatische β-Zellen, Immun- und endokrine Zellen, Adipozyten) nicht aus ESCs entstehen, wenn sie nach dem Prinzip „ein stimulierender Faktor – eine Zelllinie“ stimuliert werden. Dieses Prinzip erwies sich nur für eine begrenzte Anzahl von Zelllinien als gültig. Insbesondere kann die Bildung von Neuronen durch Retinsäure induziert werden, die Bildung von Muskelzelllinien durch transformierenden Wachstumsfaktor β (TCP-β), die Bildung von Erythroidzellen durch 1L-6 und die Bildung von monozytär-myeloiden Zellen durch 1L-3. Darüber hinaus stellte sich heraus, dass die Wirkung dieser Faktoren auf die Differenzierung von ESCs streng dosisabhängig ist.

Die Suchphase nach Wachstumsfaktorkombinationen, die es den embryonalen Stammzellen ermöglichen, spätere Stadien der Embryogenese zu erreichen und dabei das Mesoderm (Quelle von Kardiomyozyten, Skelettmuskulatur, Nierentubulusepithel, Myeloerythropoese und glatten Muskelzellen), Ektoderm (Epidermis, Neuronen, Netzhaut) und Endoderm (Epithel des Dünndarms und der Sekretionsdrüsen, Pneumozyten) zu bilden, begann. Die Natur schien die Forscher zu zwingen, den Weg der Embryogenese fortzusetzen und ihre Stadien in einer Petrischale zu wiederholen, ohne dass es möglich war, das gewünschte Ergebnis sofort und einfach zu erzielen. Und solche Wachstumsfaktorkombinationen wurden gefunden. Activin A in Kombination mit TGF-β erwies sich als wirksamer Stimulator für die Bildung mesodermaler Zellen aus embryonalen Stammzellen, während es die Entwicklung von Endoderm und Ektoderm blockierte. Retinsäure und eine Kombination aus Knochenmark-morphogenetischem Protein (BMP-4) und epidermalen Wachstumsfaktor-Signalen (EGF) aktivieren die Bildung von Ekto- und Mesodermzellen und stoppen die Entwicklung des Endoderms. Intensives Zellwachstum aller drei Keimblätter wird durch die gleichzeitige Wirkung zweier Faktoren auf die embryonalen Stammzellen beobachtet – des Hepatozyten-Wachstumsfaktors (HGF) und des Nervenzell-Wachstumsfaktors.

Um die benötigten Zelllinien zu erhalten, müssen zunächst embryonale Stammzellen in das Stadium der Keimblattbildung überführt und anschließend eine neue Kombination von Wachstumsfaktoren ausgewählt werden, die die gezielte Differenzierung von Ekto-, Meso- und Endoderm in spezialisierte Zellen, die für die Transplantation an den Patienten benötigt werden, induzieren kann. Die Anzahl der heute verfügbaren Kombinationen von Wachstumsfaktoren geht in die Tausende, die meisten davon sind patentiert, einige werden von Biotechnologieunternehmen überhaupt nicht veröffentlicht.

Es war an der Zeit, die gewonnenen Zellen von undifferenzierten zellulären Verunreinigungen zu reinigen. Die in der Kultur differenzierten Zellen wurden mit Markern reifer Zelllinien markiert und durch einen Hochgeschwindigkeits-Laser-Immunphänotyp-Sortierer geleitet. Der Laserstrahl fand sie im allgemeinen Zellfluss und lenkte sie auf einen separaten Weg. Labortiere waren die ersten, die das gewonnene gereinigte Zellmaterial erhielten. Es war an der Zeit, die Wirksamkeit der Verwendung von ESC-Derivaten an Modellen von Krankheiten und pathologischen Prozessen zu bewerten. Eines dieser Modelle war die experimentelle Parkinson-Krankheit, die bei Tieren mithilfe chemischer Verbindungen, die dopaminerge Neuronen zerstören, gut reproduziert werden kann. Da die Krankheit beim Menschen auf einem erworbenen Mangel an dopaminergen Neuronen beruht, war der Einsatz der Ersatzzelltherapie in diesem Fall pathogenetisch gerechtfertigt. Bei Tieren mit experimentellem Hemiparkinsonismus wurzelte etwa die Hälfte der aus ESCs gewonnenen und in die Gehirnstrukturen eingeführten dopaminergen Neuronen. Dies reichte aus, um die klinischen Manifestationen der Krankheit signifikant zu reduzieren. Versuche, die Funktion beschädigter ZNS-Strukturen bei experimentellen Schlaganfällen, Verletzungen und sogar Rückenmarksrissen wiederherzustellen, waren recht erfolgreich.

Es ist jedoch zu beachten, dass fast alle Fälle, in denen Derivate differenzierter Stammzellen erfolgreich zur Korrektur experimenteller Pathologien eingesetzt wurden, in der akuten Phase der simulierten pathologischen Situation erfolgten. Die Ergebnisse der Langzeitbehandlung waren nicht so ermutigend: Nach 8 bis 16 Monaten verschwand der positive Effekt der Zelltransplantation oder nahm stark ab. Die Gründe dafür sind ganz klar. Die Differenzierung transplantierter Zellen in vitro oder in loco morbi führt unvermeidlich zur Expression zellulärer Marker genetischer Fremdheit, was einen Immunangriff des Körpers des Empfängers provoziert. Zur Lösung des Problems der immunologischen Inkompatibilität wurde die traditionelle Immunsuppression eingesetzt. Parallel dazu begann man in klinischen Studien, das Potenzial der Transdifferenzierung und genetischen Korrektur autologer hämatopoetischer und mesenchymaler Stammzellen, die keinen Immunkonflikt verursachen, zu erkennen.

Was ist regenerative plastische Medizin?

Die Evolution hat zwei Hauptoptionen für das Lebensende einer Zelle bestimmt – Nekrose und Apoptose, die auf Gewebeebene den Prozessen der Proliferation und Regeneration entsprechen. Die Proliferation kann als eine Art Opfer betrachtet werden, bei dem der Defekt des geschädigten Gewebes durch dessen Ersatz durch Bindegewebselemente aufgefüllt wird: Unter Beibehaltung der strukturellen Integrität verliert der Körper teilweise die Funktion des betroffenen Organs, was die nachfolgende Entwicklung von Kompensationsreaktionen mit Hypertrophie oder Hyperplasie der intakten strukturellen und funktionellen Elemente bedingt. Die Dauer der Kompensationsperiode hängt vom Ausmaß der strukturellen Läsionen ab, die durch die Faktoren der primären und sekundären Veränderung verursacht werden. Danach tritt in den allermeisten Fällen eine Dekompensation ein, eine starke Verschlechterung der Qualität und Verkürzung der Lebensdauer des Menschen. Die physiologische Regeneration gewährleistet Umbauprozesse, d. h. den Ersatz alternder und sterbender Zellen durch die Mechanismen des natürlichen Zelltods (Apoptose) durch neue Zellen aus den Stammzellreserven des menschlichen Körpers. An den Prozessen der reparativen Regeneration sind auch die zellulären Ressourcen der Stammräume beteiligt, die jedoch unter pathologischen Bedingungen, die mit Erkrankungen oder Gewebeschäden einhergehen, mobilisiert werden und den Zelltod durch Nekrosemechanismen einleiten.

Die große Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern, Ärzten, Presse, Fernsehen und Öffentlichkeit auf die Erforschung der Biologie embryonaler Stammzellen (ESC) ist vor allem auf das hohe Potenzial der zellulären oder, wie wir sie nennen, regenerativen plastischen Therapie zurückzuführen. Die Entwicklung von Methoden zur Behandlung schwerster menschlicher Erkrankungen (degenerative Erkrankungen des Zentralnervensystems, Rückenmarks- und Hirnverletzungen, Alzheimer- und Parkinson-Krankheit, Multiple Sklerose, Herzinfarkt, arterielle Hypertonie, Diabetes mellitus, Autoimmunerkrankungen und Leukämie, Verbrennungen und neoplastische Prozesse – um nur einige zu nennen) basiert auf den einzigartigen Eigenschaften von Stammzellen, die die Bildung neuen Gewebes ermöglichen, um, wie bisher angenommen, irreversibel geschädigte Gewebebereiche eines erkrankten Organismus zu ersetzen.

Der Fortschritt der theoretischen Forschung in der Stammzellbiologie der letzten zehn Jahre wurde durch spontan entstehende Bereiche der neu entstehenden regenerativen und plastischen Medizin realisiert, deren Methodik sich nicht nur gut systematisieren lässt, sondern dies auch erfordert. Der erste und sich am schnellsten entwickelnde Bereich der praktischen Nutzung des regenerativen Potenzials von Stammzellen ist die regenerative und plastische Substitutionstherapie. Ihr Weg lässt sich in der wissenschaftlichen Literatur leicht nachvollziehen – von Tierversuchen mit Myokardnekrose bis hin zu Arbeiten der letzten Jahre, die darauf abzielten, den Postinfarktmangel von Kardiomyozyten wiederherzustellen oder den Verlust von β-Zellen der Bauchspeicheldrüse und dopaminergen Neuronen des Zentralnervensystems auszugleichen.

Zelltransplantation

Die Grundlage der substituierenden regenerativen plastischen Medizin ist die Zelltransplantation. Letztere ist als ein Komplex medizinischer Maßnahmen zu definieren, bei denen der Körper des Patienten für einen kurzen oder langen Zeitraum in direkten Kontakt mit lebensfähigen Zellen auto-, allo-, iso- oder xenogenen Ursprungs kommt. Das Mittel der Zelltransplantation ist eine Suspension von Stammzellen oder deren Derivaten, standardisiert nach der Anzahl der Transplantationseinheiten. Eine Transplantationseinheit ist das Verhältnis der Anzahl der koloniebildenden Einheiten in der Kultur zur Gesamtzahl der transplantierten Zellen. Methoden der Zelltransplantation: intravenöse, intraperitoneale, subkutane Verabreichung einer Suspension von Stammzellen oder deren Derivaten; Verabreichung einer Suspension von Stammzellen oder deren Derivaten in die Hirnventrikel, Lymphgefäße oder die Zerebrospinalflüssigkeit.

Bei der allo- und autologen Zelltransplantation werden zwei grundsätzlich unterschiedliche methodische Ansätze zur Nutzung des pluri-, multi- oder polypotenten Potenzials von Stammzellen verwendet – in vivo oder in vitro. Im ersten Fall werden die Stammzellen ohne vorherige Differenzierung in den Körper des Patienten eingebracht, im zweiten Fall – nach Vermehrung in Kultur, gezielter Differenzierung und Reinigung von undifferenzierten Elementen. Unter den zahlreichen methodischen Techniken der Ersatzzelltherapie lassen sich drei Methodengruppen klar unterscheiden: Ersatz von Knochenmark- und Blutzellen, Ersatz von Organ- und Weichteilzellen, Ersatz von starren und festen Körperelementen (Knorpel, Knochen, Sehnen, Herzklappen und kapazitive Gefäße). Letztere Richtung sollte als rekonstruktive und regenerative Medizin definiert werden, da das Differenzierungspotenzial der Stammzellen auf einer Matrix realisiert wird – einer biologisch inerten oder resorbierbaren Struktur in der Form des ersetzten Körperbereichs.

Eine weitere Möglichkeit, die Intensität regenerativ-plastischer Prozesse in geschädigtem Gewebe zu steigern, besteht in der Mobilisierung patienteneigener Stammzellen durch den Einsatz exogener Wachstumsfaktoren wie Granulozyten- und Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktoren. In diesem Fall führt der Bruch der Stromaverbindungen zu einer vermehrten Freisetzung hämatopoetischer Stammzellen in den allgemeinen Blutkreislauf, die im Bereich der Gewebeschädigung aufgrund ihrer inhärenten Plastizität Regenerationsprozesse ermöglichen.

Die Methoden der regenerativen Medizin zielen daher darauf ab, die Prozesse der Wiederherstellung verlorener Funktionen anzuregen – entweder durch die Mobilisierung der körpereigenen Stammzellenreserven des Patienten oder durch die Zufuhr allogenen Zellmaterials.

Ein wichtiges praktisches Ergebnis der Entdeckung embryonaler Stammzellen ist das therapeutische Klonen, das auf dem Verständnis der Auslöser der Embryogenese basiert. Wenn das erste Signal für den Beginn der Embryogenese der im Zytoplasma der Eizelle befindliche prä-mRNA-Komplex ist, dann sollte die Einführung des Zellkerns einer beliebigen somatischen Zelle in die entkernte Eizelle das Embryogeneseprogramm auslösen. Heute wissen wir bereits, dass etwa 15.000 Gene an der Umsetzung des Embryogeneseprogramms beteiligt sind. Was passiert mit ihnen später, nach der Geburt, während des Wachstums, der Reife und des Alterns? Die Antwort auf diese Frage gab das Schaf Dolly: Sie bleiben erhalten. Mithilfe modernster Forschungsmethoden wurde nachgewiesen, dass die Kerne adulter Zellen alle notwendigen Codes für die Bildung embryonaler Stammzellen, Keimblätter, Organogenese und Restriktionsreifung (Übergang zur Differenzierung und Spezialisierung) von Zelllinien mesenchymalen, ekto-, endo- und mesodermalen Ursprungs enthalten. Das therapeutische Klonen als Richtung entstand bereits in den frühesten Stadien der Entwicklung der Zelltransplantationswissenschaft und ermöglicht die Wiederherstellung der Totipotenz der patienteneigenen Körperzellen, um genetisch identisches Transplantationsmaterial zu erhalten.

Die Entdeckung der Stammzellen begann „von hinten“, da sich der von A. Maksimov in die Biologie und Medizin eingeführte Begriff auf Knochenmarksstammzellen bezog, aus denen alle reifen Zellelemente des peripheren Blutes hervorgehen. Hämatopoietische Stammzellen haben jedoch, wie Zellen aller Gewebe eines erwachsenen Organismus, auch ihre eigenen, weniger differenzierten Vorgänger. Die gemeinsame Quelle aller somatischen Zellen ist die embryonale Stammzelle. Es ist zu beachten, dass die Begriffe „embryonale Stammzellen“ und „embryotische Stammzellen“ keineswegs identisch sind. Embryonale Stammzellen wurden von J. Thomson aus der inneren Zellmasse der Blastozyste isoliert und in langlebige Zelllinien übertragen. Nur diese Zellen besitzen eine Kopie der „ESC“. Leroy Stevens, der embryonale Stammzellen in Experimenten an Mäusen entdeckte, nannte sie „embryonale pluripotente Stammzellen“ und verwies damit auf die Fähigkeit der ESCs, sich in Abkömmlinge aller drei Keimblätter (Ekto-, Meso- und Endoderm) zu differenzieren. Alle Zellen des Embryos in späteren Entwicklungsstadien sind jedoch auch Stammzellen, da sie eine große Anzahl von Zellen bilden, die den Körper eines Erwachsenen bilden. Zur Definition schlagen wir den Begriff „embryonale pluripotente Vorläuferzellen“ vor.

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Arten von Stammzellen

Die moderne Klassifizierung von Stammzellen basiert auf dem Prinzip ihrer Unterteilung nach ihrer Fähigkeit (Potenz), Zelllinien zu bilden, die als Toti-, Pluri-, Multi-, Poly-, Bi- und Unipotenz definiert wird. Totipotenz, also die Fähigkeit, einen genetisch programmierten Organismus als Ganzes wiederherzustellen, besitzen Zygotenzellen, Blastomeren und embryonale Stammzellen (Zellen der inneren Masse der Blastozyste). Eine weitere Gruppe totipotenter Zellen, die in späteren Stadien der Embryonalentwicklung gebildet werden, stellen primäre Keimzellen der embryonalen Genitalzone (Genitalhöcker) dar. Pluripotenz, also die Fähigkeit, sich in Zellen eines beliebigen Organs oder Gewebes zu differenzieren, ist embryonalen Zellen der drei Keimblätter – Ekto-, Meso- und Endoderm – inhärent. Man geht davon aus, dass Multipotenz, also die Fähigkeit zur Bildung beliebiger Zellen innerhalb einer spezialisierten Linie, nur für zwei Zelltypen charakteristisch ist: die so genannten mesenchymalen Stammzellen, die in der Neuralleiste gebildet werden und die Vorläufer aller Zellen der Bindegewebsbasis des Körpers sind, darunter auch die Neurogliazellen, sowie die hämatopoetischen Stammzellen, aus denen alle Blutzelllinien entstehen. Zudem unterscheidet man bi- und unipotente Stammzellen, insbesondere die Vorläuferzellen der myeloiden, lymphatischen, monozytären und megakaryozytären hämatopoetischen Sprossen. Die Existenz unipotenter Stammzellen konnte am Beispiel der Leberzellen eindeutig nachgewiesen werden – der Verlust eines erheblichen Teils des Lebergewebes wird durch die intensive Teilung differenzierter polyploider Hepatozyten kompensiert.

Während der Entwicklung entstehen alle Organe und Gewebe durch die Proliferation und Differenzierung der inneren Zellmasse der Blastozyste, deren Zellen im engeren Sinne totipotente embryonale Stammzellen sind. Die erste Arbeit zur Isolierung embryonaler Stammzellen wurde von Evans durchgeführt. Er zeigte, dass in das Gehirn von Mäusen implantierte Blastozysten zu Teratokarzinomen führen, deren Zellen beim Klonen Linien pluripotenter embryonaler Stammzellen bilden (der ursprüngliche Name dieser Zellen – embryonale Karzinomzellen oder in der Abkürzung ECС – wird derzeit nicht verwendet). Diese Daten wurden in einer Reihe weiterer Studien bestätigt, in denen embryonale Stammzellen durch Kultivierung von Blastozystenzellen von Mäusen und anderen Tierarten sowie vom Menschen gewonnen wurden.

In den letzten Jahren wurde in der Literatur zunehmend über die Plastizität von Stammzellen berichtet. Darunter versteht man nicht nur deren Fähigkeit, sich in verschiedenen Entwicklungsstadien in verschiedene Zelltypen zu differenzieren, sondern auch eine Dedifferenzierung (Transdifferenzierung, Retrodifferenzierung) zu durchlaufen. Das heißt, es besteht die grundsätzliche Möglichkeit, eine somatisch differenzierte Zelle in das Stadium der embryonalen Entwicklung mit Rekapitulation (Rückkehr) der Pluripotenz zurückzuführen und diese in eine wiederholte Differenzierung unter Bildung von Zellen anderen Typs umzusetzen. Insbesondere wird berichtet, dass hämatopoetische Stammzellen zur Transdifferenzierung unter Bildung von Hepatozyten, Kardiomyoblasten und Endotheliozyten fähig sind.

Die wissenschaftlichen Debatten über die Einteilung der Stammzellen nach ihrer Plastizität dauern an, das heißt, die Terminologie und das Glossar der Zelltransplantation befinden sich im Entstehungsprozess, was unmittelbare praktische Bedeutung hat, da die meisten Methoden der regenerativen plastischen Medizin auf der Ausnutzung der plastischen Eigenschaften und der Fähigkeit der Stammzellen beruhen, sich in verschiedene Zelllinien zu differenzieren.

Die Zahl der Publikationen zu grundlegenden und angewandten Problemen der regenerativen und plastischen Medizin nimmt rasant zu. Verschiedene methodische Ansätze zur optimalen Nutzung des regenerativen und plastischen Potenzials von Stammzellen wurden bereits skizziert. Kardiologen und Endokrinologen, Neurologen und Neurochirurgen, Transplantologen und Hämatologen haben ihre drängendsten Interessengebiete identifiziert. Augenärzte, Phthisiologen, Pneumologen, Nephrologen, Onkologen, Genetiker, Kinderärzte, Gastroenterologen, Therapeuten und Kinderärzte, Chirurgen und Gynäkologen suchen nach einer Lösung für die drängenden Probleme der plastischen Fähigkeiten von Stammzellen – alle Vertreter der modernen Medizin hoffen auf die Möglichkeit, Krankheiten zu heilen, die bisher als tödlich galten.

Ist die Zelltransplantation das nächste Allheilmittel?

Diese Frage stellt sich zu Recht allen aufmerksamen Ärzten und Wissenschaftlern, die den aktuellen Stand der Medizin analysieren. Die Situation wird dadurch erschwert, dass sich auf der einen Seite der wissenschaftlichen Auseinandersetzung „gesunde Konservative“ und auf der anderen Seite „kranke Fanatiker“ der Zelltransplantationsforschung befinden. Die Wahrheit liegt, wie immer, zwischen ihnen – im Niemandsland. Ohne auf Fragen von Recht, Ethik, Religion und Moral einzugehen, betrachten wir die Vor- und Nachteile der genannten Bereiche der regenerativen plastischen Medizin. Die „leichte Brise“ der ersten wissenschaftlichen Berichte über die therapeutischen Möglichkeiten von embryonalen Stammzellen verwandelte sich ein Jahr nach ihrer Entdeckung in einen „böigen Wind“, der sich 2003 zu einem „Informationstornado“ entwickelte. Die erste Reihe von Veröffentlichungen befasste sich mit der Kultivierung embryonaler Stammzellen, ihrer Reproduktion und gezielten Differenzierung in vitro.

Es stellte sich heraus, dass für eine unbegrenzte Reproduktion embryonaler Stammzellen in Kultur eine Reihe von Bedingungen strikt eingehalten werden müssen. Das konditionierte Medium muss drei Faktoren enthalten: Interleukin-6 (IL-6), Stammzellfaktor (SCF) und Leukase-inhibitorischer Faktor (LIF). Außerdem müssen die embryonalen Stammzellen auf einem Substrat (Nährzellschicht) aus embryonalen Fibroblasten und in Gegenwart von fötalem Kälberserum gezüchtet werden. Sind diese Bedingungen erfüllt, wachsen embryonale Stammzellen in Kultur als Klone und bilden embryoide Körper – Aggregate von Suspensionsklonen sphärischer Zellen. Das wichtigste Merkmal des ESC-Klons besteht darin, dass der embryoide Körper in Kultur aufhört zu wachsen, wenn sich 50–60, maximal 100 Zellen im Aggregat angesammelt haben. Während dieser Zeit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein – die Zellteilungsrate innerhalb des Klons ist gleich der Apoptoserate (programmierter Zelltod) an seiner Peripherie. Nach Erreichen eines solchen dynamischen Gleichgewichts differenzieren sich die peripheren Zellen des Embryoidkörpers spontan (üblicherweise unter Bildung endodermaler Fragmente des Dottersacks, Angioblasten und Endotheliozyten) unter Verlust der Totipotenz. Um eine ausreichende Menge totipotenter Zellmasse zu erhalten, muss der Embryoidkörper daher wöchentlich durch die Transplantation einzelner embryonaler Stammzellen in ein neues Nährmedium disaggregiert werden – ein recht arbeitsintensiver Prozess.

Die Entdeckung embryonaler Stammzellen beantwortete nicht die Frage, was genau und wie die in der Zygoten-DNA verschlüsselten Embryogeneseprogramme auslöst. Es bleibt unklar, wie sich das Genomprogramm im Laufe des menschlichen Lebens entfaltet. Gleichzeitig ermöglichte die Untersuchung embryonaler Stammzellen die Entwicklung eines Konzepts der Mechanismen zur Aufrechterhaltung der Toti-, Pluri- und Multipotenz von Stammzellen während ihrer Teilung. Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal einer Stammzelle ist ihre Fähigkeit zur Selbstreproduktion. Das bedeutet, dass sich eine Stammzelle im Gegensatz zu einer differenzierten Zelle asymmetrisch teilt: Aus einer der Tochterzellen entsteht eine spezialisierte Zelllinie, und die zweite behält die Toti-, Pluri- oder Multipotenz des Genoms. Es blieb unklar, warum und wie dieser Prozess in den frühesten Stadien der Embryogenese stattfindet, wenn die sich teilende innere Zellmasse der Blastozyste vollständig totipotent ist und das ESC-Genom sich in einem ruhenden (schlafenden, gehemmten) Zustand befindet. Während bei der Teilung einer normalen Zelle dem Vervielfältigungsprozess zwangsläufig die Aktivierung und Expression eines ganzen Genkomplexes vorausgeht, ist dies bei der Teilung embryonaler Stammzellen nicht der Fall. Die Antwort auf die Frage „Warum?“ ergab die Entdeckung bereits vorhandener mRNA (Prä-mRNA) in embryonalen Stammzellen. Ein Teil davon wird in Follikelzellen gebildet und im Zytoplasma der Eizelle und Zygote gespeichert. Die zweite Entdeckung beantwortete die Frage „Wie?“: In embryonalen Stammzellen wurden spezielle Enzyme, sogenannte „Editasen“, gefunden. Editasen erfüllen drei wichtige Funktionen. Erstens ermöglichen sie ein alternatives epigenetisches (ohne Beteiligung des Genoms) Lesen und Vervielfältigen der Prä-mRNA. Zweitens implementieren sie den Prozess der Prä-mRNA-Aktivierung (Spleißen – Herausschneiden von Introns, d. h. inaktiven RNA-Abschnitten, die den Prozess der Proteinsynthese auf der mRNA hemmen). Danach beginnt die Zusammensetzung der Proteinmoleküle in der Zelle. Drittens fördern Editasen die Bildung sekundärer mRNAs, die die Genexpression unterdrücken und so die dichte Packung des Chromatins und den inaktiven Zustand der Gene aufrechterhalten. Auf solchen sekundären mRNAs synthetisierte Proteinprodukte, sogenannte Silencer-Proteine oder Genomwächter, sind in menschlichen Eizellen vorhanden.

So stellt sich heute der Mechanismus der Bildung unsterblicher Zelllinien embryonaler Stammzellen dar. Vereinfacht ausgedrückt geht das Signal zum Start des Embryogeneseprogramms, dessen erste Phase aus der Bildung der totipotenten Zellmasse besteht, aus dem Zytoplasma der Eizelle aus. Wird in diesem Stadium die innere Zellmasse der Blastozyste, d. h. die ESC, von weiteren regulatorischen Signalen isoliert, läuft der Prozess der Selbstreproduktion der Zellen in einem geschlossenen Kreislauf ohne Beteiligung der Gene des Zellkerns (epigenetisch) ab. Wird eine solche Zelle mit Nährstoffen versorgt und von externen Signalen isoliert, die die Differenzierung der Zellmasse fördern, kann sie sich unbegrenzt teilen und fortpflanzen.

Die ersten Ergebnisse experimenteller Versuche, totipotente Zellen für Transplantationen zu verwenden, waren recht beeindruckend: Die Einführung embryonaler Stammzellen in das Gewebe von Mäusen mit einem durch Immunsuppressiva geschwächten Immunsystem führte in 100 % der Fälle zur Entwicklung von Tumoren. Unter den Zellen des Neoplasmas, deren Quelle ESCs waren, befanden sich differenzierte Derivate des totipotenten exogenen Zellmaterials, insbesondere Neuronen, aber das Wachstum von Teratokarzinomen reduzierte den Wert der erhaltenen Ergebnisse vollständig. Gleichzeitig bildeten in den Arbeiten von L. Stevens in die Bauchhöhle eingeführte ESCs große Aggregate, in denen sich fragmentarisch embryonale Muskeln, Herz, Haare, Haut, Knochen, Muskeln und Nervengewebe bildeten. (Chirurgen, die Dermoidzysten geöffnet haben, sollte mit diesem Bild vertraut sein). Interessanterweise verhalten sich suspendierte Embryoblastenzellen von Mäusen genauso: Ihre Einführung in das Gewebe erwachsener immungeschwächter Tiere führt immer zur Bildung von Teratokarzinomen. Wird jedoch aus einem solchen Tumor eine reine Linie von ES-Zellen isoliert und in die Bauchhöhle eingebracht, so bilden sich wiederum spezialisierte somatische Derivate aller drei Keimblätter ohne Anzeichen einer Karzinogenese.

Das nächste zu lösende Problem bestand daher darin, das Zellmaterial von Verunreinigungen undifferenzierter Zellen zu reinigen. Selbst bei einer sehr hohen Effizienz der gezielten Zelldifferenzierung behalten jedoch bis zu 20 % der Zellen in der Kultur ihr totipotentes Potenzial, das sich in vivo leider im Tumorwachstum auswirkt. Ein weiterer „Schleuderschuss“ der Natur – auf der Skala des medizinischen Risikos steht die Garantie der Genesung des Patienten mit der Garantie seines Todes im Gleichgewicht.

Die Beziehung zwischen Tumorzellen und embryonalen pluripotenten Vorläuferzellen (EPPCs), die in ihrer Entwicklung weiter fortgeschritten sind als ESCs, ist recht unklar. Unsere Studien haben gezeigt, dass die Einführung von EPPCs in verschiedene transplantierbare Tumoren bei Ratten zum Zerfall des Tumorgewebes (G), einer schnellen Zunahme der Tumormasse (D), ihrer Reduktion (E-3) oder zur Nichtbeeinflussung der Größe der spontanen zentralen fokalen Nekrose des neoplastischen Gewebes (I, K) führen kann. Es ist offensichtlich, dass das Ergebnis der Interaktion von EPPCs und Tumorzellen durch die Gesamtheit der von ihnen in vivo produzierten Zytokine und Wachstumsfaktoren bestimmt wird.

Es ist bemerkenswert, dass embryonale Stammzellen, die auf den Kontakt mit adultem Gewebe mit Karzinogenese reagieren, perfekt in die Zellmasse des Embryos assimiliert werden und sich in alle Organe des Embryos integrieren. Solche Chimären, die aus embryonalen Zellen und Spender-ESCs bestehen, werden Allophen-Tiere genannt, obwohl es sich tatsächlich nicht um phänotypische Chimären handelt. Das hämatopoetische System, die Haut, das Nervengewebe, die Leber und der Dünndarm erfahren eine maximale zelluläre Chimärisierung, wenn ESCs in einen frühen Embryo eingebracht werden. Es wurden Fälle von Chimärisierung der Genitalien beschrieben. Die einzige für ESCs unantastbare Zone sind die primären Keimzellen.

Das heißt, der Embryo behält die genetische Information seiner Eltern, wodurch die Reinheit und der Fortbestand sowohl der Gattung als auch der Art geschützt werden.

Unter Bedingungen der Blockade der Zellteilung des frühen Embryos mit Cytoclazin führt die Einführung embryonaler Stammzellen in die Blastozyste zur Entwicklung eines Embryos, dessen primäre Keimzellen wie alle anderen aus embryonalen Spenderstammzellen gebildet wurden. In diesem Fall ist der Embryo selbst jedoch vollständig gespendet und dem Körper der Leihmutter genetisch fremd. Die Mechanismen einer solchen natürlichen Blockade des Potenzials zur Vermischung eigener und fremder Erbinformationen sind noch nicht geklärt. Es ist davon auszugehen, dass in diesem Fall das Apoptoseprogramm realisiert wird, dessen Determinanten uns noch nicht bekannt sind.

Es ist zu beachten, dass die Embryogenese von Tieren verschiedener Arten nie koordiniert verläuft: Bei der Umsetzung des Spenderprogramms der Organogenese im Körper des Empfängerembryos xenogener embryonaler Stammzellen stirbt der Embryo in der Gebärmutter ab und wird resorbiert. Daher ist die Existenz der Chimären „Ratte-Maus“, „Schwein-Kuh“ und „Mensch-Ratte“ als zelluläres, nicht aber als morphologisches Mosaizismus zu verstehen. Mit anderen Worten: Wenn embryonale Stammzellen einer Säugetierart in die Blastozyste einer anderen Art eingebracht werden, entwickeln sich stets Nachkommen der mütterlichen Art, in denen sich zwischen den eigenen Zellen fast aller Organe Einschlüsse und manchmal Cluster von Struktur- und Funktionseinheiten aus genetisch fremdem Material von embryonalen Stammzellen-Derivaten befinden. Der Begriff „humanisiertes Schwein“ kann nicht als Bezeichnung für ein Monster verstanden werden, das mit Intelligenz oder menschlichen äußeren Merkmalen ausgestattet ist. Es handelt sich lediglich um ein Tier, dessen Körperzellen zum Teil aus menschlichen embryonalen Stammzellen stammen, die in die Blastozyste eines Schweins eingebracht wurden.

Perspektiven für die Verwendung von Stammzellen

Es ist seit langem bekannt, dass Erkrankungen, die mit der Genopathologie hämatopoetischer und lymphatischer Zellen assoziiert sind, nach einer allogenen Knochenmarktransplantation häufig eliminiert werden. Der Ersatz des eigenen hämatopoetischen Gewebes durch genetisch normale Zellen eines verwandten Spenders führt zu einer teilweisen und manchmal vollständigen Genesung des Patienten. Zu den genetischen Erkrankungen, die mit einer allogenen Knochenmarktransplantation behandelt werden, zählen das kombinierte Immunschwächesyndrom, die X-chromosomale Agammaglobulinämie, die chronische Granulomatose, das Wiskott-Aldrich-Syndrom, die Gaucher- und Hurler-Krankheit, die Adrenoleukodystrophie, die metachromatische Leukodystrophie, die Sichelzellenanämie, die Thalassämie, die Fanconi-Anämie und AIDS. Das Hauptproblem bei der Anwendung der allogenen Knochenmarktransplantation zur Behandlung dieser Erkrankungen besteht in der Auswahl eines HbA-kompatiblen verwandten Spenders, für dessen erfolgreiche Suche durchschnittlich 100.000 Proben typisierten hämatopoetischen Spendergewebes erforderlich sind.

Die Gentherapie ermöglicht die Korrektur eines genetischen Defekts direkt in den hämatopoetischen Stammzellen des Patienten. Theoretisch bietet die Gentherapie bei der Behandlung genetischer Erkrankungen des hämatopoetischen Systems die gleichen Vorteile wie die allogene Knochenmarktransplantation, jedoch ohne alle möglichen immunologischen Komplikationen. Dies erfordert jedoch eine Technik, die den effektiven Transfer eines vollwertigen Gens in hämatopoetische Stammzellen und die Aufrechterhaltung des erforderlichen Expressionsniveaus ermöglicht, das bei bestimmten Arten von Erbkrankheiten möglicherweise nicht sehr hoch ist. In diesem Fall führt bereits eine geringe Ergänzung des Proteinprodukts des defekten Gens zu einem positiven klinischen Effekt. Insbesondere bei Hämophilie B sind 10–20 % des normalen Faktor-IX-Spiegels völlig ausreichend, um den inneren Mechanismus der Blutgerinnung wiederherzustellen. Die genetische Modifikation von autologem Zellmaterial hat sich bei experimentellem Hemiparkinsonismus (einseitige Zerstörung dopaminerger Neuronen) als erfolgreich erwiesen. Die Transfektion embryonaler Fibroblasten von Ratten mit einem retroviralen Vektor, der das Tyrosinhydroxylase-Gen enthält, stellte die Synthese von Dopamin im zentralen Nervensystem sicher: Die intrazerebrale Verabreichung transfizierter Fibroblasten reduzierte die Intensität der klinischen Manifestationen eines experimentellen Modells der Parkinson-Krankheit bei Versuchstieren stark.

Die Aussicht, Stammzellen für die Gentherapie menschlicher Erkrankungen einzusetzen, stellt Kliniker und Experimentatoren vor zahlreiche neue Herausforderungen. Die problematischen Aspekte der Gentherapie hängen mit der Entwicklung eines sicheren und effektiven Systems für den Gentransport in die Zielzelle zusammen. Derzeit ist die Effizienz des Gentransfers in große Säugetierzellen sehr gering (1 %). Methodisch wird dieses Problem auf verschiedene Weise gelöst. Beim In-vitro-Gentransfer wird genetisches Material in kultivierte Patientenzellen transfiziert und anschließend in den Körper des Patienten zurückgeführt. Dieser Ansatz gilt als optimal bei der Verwendung von in Knochenmarkstammzellen eingebrachten Genen, da die Methoden zur Übertragung hämatopoetischer Zellen vom Körper in die Kultur und zurück gut etabliert sind. Retroviren werden am häufigsten für den Gentransfer in hämatopoetische Zellen in vitro verwendet. Der Großteil der hämatopoetischen Stammzellen befindet sich jedoch in einem ruhenden Zustand, was den Transport genetischer Informationen mittels Retroviren erschwert und die Suche nach neuen Wegen für einen effektiven Gentransport in ruhende Stammzellen erfordert. Derzeit werden Gentransfermethoden wie Transfektion, direkte Mikroinjektion von DNA in Zellen, Lipofektion, Elektroporation, „Genkanone“, mechanische Kopplung mit Glasperlen, Transfektion von Hepatozyten mit rezeptorabhängiger DNA-Kopplung an Asialoglykoprotein und Aerosoleinjektion des Transgens in die Zellen des Alveolarepithels der Lunge eingesetzt. Die Effizienz des DNA-Transfers mit diesen Methoden liegt bei 10,0–0,01 %. Anders ausgedrückt: Je nach Methode der Einbringung genetischer Informationen ist bei 10 von 100 Patienten oder bei 1 von 10.000 Patienten mit einem Erfolg zu rechnen. Es liegt auf der Hand, dass eine wirksame und gleichzeitig sichere Methode zum Transfer therapeutischer Gene noch nicht entwickelt wurde.

Eine grundlegend andere Lösung für das Problem der Abstoßung allogenen Zellmaterials in der Zelltransplantation ist die Verwendung hoher Dosen embryonaler pluripotenter Vorläuferzellen, um den Effekt der Neuinstallation des Kontrollsystems der Antigenhomöostase eines erwachsenen Organismus (Kukharchuk-Radchenko-Sirman-Effekt) zu erzielen. Dessen Essenz liegt in der Induktion immunologischer Toleranz durch Schaffung einer neuen Basis immunkompetenter Zellen bei gleichzeitiger Neuprogrammierung des Kontrollsystems der Antigenhomöostase. Nach der Einführung hoher Dosen von EPPC werden diese im Gewebe der Thymusdrüse und des Knochenmarks fixiert. In der Thymusdrüse differenzieren sich EPPC unter dem Einfluss einer spezifischen Mikroumgebung in dendritische, interdigitierte Zellen und epithelial-stromale Elemente. Bei der Differenzierung von EPPCs im Thymus des Empfängers werden neben den empfängereigenen Molekülen des Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC) auch in Spenderzellen genetisch determinierte MHC-Moleküle exprimiert, d. h. es wird ein Doppelstandard von MHC-Molekülen etabliert, nach dem eine positive und negative Selektion von T-Lymphozyten erfolgt.

Somit erfolgt die Erneuerung der Effektorverbindung des Immunsystems des Empfängers durch die bekannten Mechanismen der positiven und negativen Selektion von T-Lymphozyten, jedoch durch den Doppelstandard von MHC-Molekülen – den EPPCs des Empfängers und des Spenders.

Die Neuprogrammierung des Immunsystems mittels EPPC ermöglicht nicht nur Zelltransplantationen ohne die anschließende langfristige Einnahme von Immunsuppressiva, sondern eröffnet auch völlig neue Perspektiven in der Behandlung von Autoimmunerkrankungen und bietet eine Grundlage für die Entwicklung neuer Erkenntnisse über den menschlichen Alterungsprozess. Um die Mechanismen des Alterns zu verstehen, haben wir eine Theorie der Erschöpfung der körpereigenen Stammzellen vorgeschlagen. Gemäß der Hauptaussage dieser Theorie ist Altern eine dauerhafte Verkleinerung der körpereigenen Stammzellen, die als Pool regionaler („adulter“) Stammzellen (mesenchymale, neuronale, hämatopoetische Stammzellen, Progenitorzellen der Haut, des Verdauungstrakts, des endokrinen Epithels, Pigmentzellen der Ziliarfalten usw.) verstanden werden, die die Zellverluste des entsprechenden Gewebes im Prozess der Körperumgestaltung ersetzen. Körperumgestaltung ist die Erneuerung der Zellzusammensetzung aller Gewebe und Organe durch Stammzellen, die während des gesamten Lebens eines vielzelligen Organismus anhält. Die Anzahl der Zellen in den Stammräumen ist genetisch bedingt, was wiederum die begrenzte Größe (das Proliferationspotenzial) jedes Stammraums bestimmt. Die Größe der Stammräume wiederum bestimmt die Alterungsgeschwindigkeit einzelner Organe, Gewebe und Körpersysteme. Nach Erschöpfung der Zellreserven der Stammräume werden Intensität und Geschwindigkeit der Alterung eines mehrzelligen Organismus durch die Alterungsmechanismen somatisch differenzierter Zellen innerhalb der Hayflick-Grenze bestimmt.

Daher kann die Erweiterung der Stammräume im Stadium der postnatalen Ontogenese nicht nur die Lebensdauer deutlich erhöhen, sondern auch die Lebensqualität verbessern, indem das Umbaupotenzial des Körpers wiederhergestellt wird. Die Erweiterung der Stammräume kann durch die Einführung großer Dosen allogener embryonaler pluripotenter Vorläuferzellen erreicht werden, vorausgesetzt, dass das Immunsystem des Empfängers gleichzeitig neu programmiert wird, was die Lebensdauer alter Mäuse im Experiment deutlich erhöht.

Die Theorie der Stammzelldepletion kann die bestehenden Vorstellungen nicht nur über die Mechanismen des Alterns, sondern auch über die Krankheit selbst sowie die Folgen ihrer medikamentösen Behandlung verändern. Die Krankheit kann insbesondere als Folge einer Pathologie der Stammzellzellen (Onkopathologie) entstehen. Die Erschöpfung der mesenchymalen Stammzellreserve stört den Umbau des Bindegewebes, was zu äußeren Zeichen der Alterung (Falten, schlaffe Haut, Cellulite) führt. Die Erschöpfung der Stammzellreserve der Endothelzellen führt zur Entwicklung von arterieller Hypertonie und Arteriosklerose. Die anfänglich geringe Größe des Thymusstammraums bedingt seine frühe dauerhafte altersbedingte Involution. Vorzeitige Alterung ist eine Folge der initialen pathologischen Verkleinerung aller Stammräume des Körpers. Die medikamentöse und nicht-medikamentöse Stimulation der Stammzellreserven verbessert die Lebensqualität durch Verkürzung der Lebensdauer, da sie die Größe der Stammräume reduziert. Die geringe Wirksamkeit moderner Geroprotektoren ist auf ihre schützende Wirkung auf alternde differenzierte Körperzellen und nicht auf die Stammzellen des Körpers zurückzuführen.

Abschließend möchten wir noch einmal darauf hinweisen, dass die regenerative und plastische Medizin eine neue Richtung in der Behandlung menschlicher Krankheiten darstellt, die auf der Nutzung des regenerativen und plastischen Potenzials von Stammzellen basiert. Unter Plastizität versteht man dabei die Fähigkeit exogener oder endogener Stammzellen, sich in geschädigten Gewebebereichen eines erkrankten Organismus einzunisten und dort neue spezialisierte Zellsprossen zu bilden. Gegenstand der regenerativen und plastischen Medizin sind tödliche, derzeit unheilbare menschliche Krankheiten, Erbkrankheiten, Erkrankungen, bei denen traditionelle medizinische Methoden lediglich eine symptomatische Wirkung erzielen, sowie anatomische Defekte des Körpers, deren Wiederherstellung das Ziel der rekonstruktiv-plastischen regenerativen Chirurgie ist. Unserer Meinung nach ist es noch zu früh, die ersten Versuche, ganze und funktionell vollständige Organe aus Stammzellen wiederherzustellen, als eigenständigen Bereich der praktischen Medizin zu betrachten. Gegenstand der regenerativen und plastischen Medizin sind Stammzellen, die je nach Herkunftsquelle ein unterschiedliches regeneratives und plastisches Potenzial besitzen. Die Methodik der regenerativen und plastischen Medizin basiert auf der Transplantation von Stammzellen oder deren Derivaten.