Medizinnobelpreisträger: Die Zellverjünger

Als der Brite John Gurdon im Labor stand und mit Eizellen von Fröschen revolutionäre Experimente durchführte, kam Shinya Yamanaka gerade erst in Japan zur Welt. Am Montag erhielten die beiden Wissenschaftler gemeinsam den mit 930.000 Euro dotierten Nobelpreis für Medizin.

Mehr als 40 Jahre liegen zwischen den Arbeiten, mit denen die beiden Forscher nachwiesen, dass voll entwickelte Körperzellen wieder in den Zustand einer Stammzelle zurückversetzt werden können - und damit die Eigenschaft zurückerlangen, sich in jede beliebige Zellart zu entwickeln. Die Arbeit mit diesen künstlich geschaffenen Stammzellen gilt als ethisch saubere Alternative zu der umstrittenen Forschung an Stammzellen, die aus menschlichen Embryonen gewonnen werden. Mithilfe von induzierten pluripotenten Stammzellen (IPS), wie die Kunstprodukte auch genannt werden, können Erbkrankheiten erforscht und eines Tages vielleicht auch behandelt werden. Sogar die Züchtung von Ersatzorganen ist denkbar.

1962 stellte Gurdon die damals geltenden Annahmen zur Zellentwicklung auf den Kopf. Bis dahin herrschte die Lehrmeinung, dass es keinen Weg zurück mehr für die Zellen gibt, die sich aus den Stammzellen eines Embryos entwickelt haben. Ob Haut-, Blut-, oder Fettzelle: Einmal spezialisiert, bleibe jede Zelle ein Leben lang, was sie ist. Gurdon entfernte aus einem Froschei den Zellkern samt dem darin enthaltenen Erbgut. An seine Stelle setzte er den Kern aus einer Körperzelle eines erwachsenen Frosches.

Wenn das genetisch festgelegte Entwicklungsprogramm nur einmal abgespielt werden könnte, hätte sich das Ei nicht mehr entwickeln dürfen - trotzdem wurde eine Kaulquappe daraus. Damit war bewiesen, dass die DNS des erwachsenen Zellkerns alle Informationen enthält, um sich in jede beliebige Zelle zu verwandeln. "Diese Erkenntnis hat uns gezeigt, dass die Zellentwicklung keine Einbahnstraße ist", erklärte das Nobelkomitee.

Mehr als 40 Jahre später entdeckte Yamanaka, dass man auch mit weniger rabiaten Eingriffen die Zeit zurückdrehen kann: 2006 identifizierte er eine Kombination von vier Genen, die in den Hautzellen von Mäusen aktiv sein müssen, um sie zur Stammzelle umzuprogrammieren. Diese Erbinformationen schleuste er mithilfe von genetisch modifizierten Viren in die Zellkerne ein.

"John Gurdon hat mit seinen Studien an Amphibien die Grundlagen gelegt. Shinya Yamanaka ist dann mit der kontrollierten Reprogrammierung erwachsener Säugerzellen ein biomedizinischer Durchbruch gelungen", sagt Oliver Brüstle, Neurobiologe an der Universität Bonn. "Das war überfällig", meint Henning Beier, Stammzellexperte der Nationalen Akademie der Wissenschaften, Leopoldina, zur Entscheidung des Komitees. Gurdon habe mit seinen Experimenten den Weg zum Klonen geebnet und sei damit seiner Zeit voraus gewesen: "1962 waren Stammzellen einfach noch kein Thema in der Öffentlichkeit." 1996 wurde Klonschaf Dolly gezeugt - nach dem gleichen Prinzip, das Gurdon für seinen Frosch angewandt hatte. 1998 gelang dem Zellbiologen James Thomson dann die Kultivierung menschlicher embryonaler Stammzellen.

"Ich fühle mich geehrt, den Preis mit John Gurdon zu teilen. Ohne seine Entdeckung wäre mein Projekt nie möglich gewesen," sagte Yamanaka.

"Yamanaka ist ein humorvoller, angenehm zurückhaltender Mensch", lobt der Neurophysiologe Jürgen Hescheler vom Uniklinikum Köln. Seine Arbeitsgruppe konnte als eine der ersten mit den Ergebnissen des Japaners arbeiten.

Die Zellreprogrammierung berge ungeahnte Perspektiven für die Medizin, zum Beispiel für die Behandlung von Alzheimer oder Parkinson, sagt Brüstle. Derzeit profitiert die medizinische Forschung vor allem davon, dass sich im Labor mit IPS-Zellen von Patienten Gewebeproben züchten lassen. An ihnen werden Krankheitsmechanismen erforscht und mögliche Wirkstoffe getestet.

Noch sind aber viele Mechanismen der Zellentwicklung unerforscht, so verfeinern Yamanaka und seine Fachkollegen ständig die Umprogrammiermethode, die nicht ohne Risiken ist. Wann man mithilfe von IPS-Zellen erkranktes Gewebe ersetzen, vielleicht sogar ganze Organe züchten kann, die der Körper nicht mehr abstößt, kann noch niemand sagen. Vielleicht dauert es ja noch einmal 50 Jahre.