Stammzellen – Risiken und Nutzen

Stammzellen – Risiken und Nutzen Übung

• Nenne die Nachteile einer In-vitro-Fertilisation.

  Tipps

  Um die Erfolgswahrscheinlichkeit einer künstlichen Befruchtung zu erhöhen, werden der Frau im Vorfeld Hormone verabreicht. Als Nebenwirkungen treten oft starke Stimmungsschwankungen oder Gewichtszunahme auf.

  Lösung

  Eine künstliche Befruchtung ist für viele Paare die letzte Möglichkeit, um auf natürlichem Wege Kinder zu bekommen. Allerdings birgt sie auch viele Risiken in sich. So führt die Hormonbehandlung, der sich die Frau im Vorfeld unterziehen muss, oft zu starken Stimmungsschwankungen oder Gewichtszunahme. Zudem ist das Paar einem hohen psychischen Druck ausgesetzt, da es schon seit längerer Zeit (mind. 1 Jahr) versucht, Kinder zu bekommen. Wenn die Befruchtung erfolglos ist, wurden viel Kraft, Zeit und Geld investiert, ohne dem Kinderwunsch näher gekommen zu sein.

  Für die Befruchtung werden der Frau Eizellen entnommen, die im Reagenzglas mit den Samenzellen des Mannes befruchtet werden. Dabei werden immer mehrere Eizellen befruchtet. Werden Eizellen erfolgreich in die Gebärmutter der Frau eingesetzt, stellt sich die Frage, was mit den verbliebenen Embryonen gemacht werden soll. Sie stellen zwar potentielles Leben dar, werden aber nicht mehr gebraucht und deshalb oft abgetötet. Außerdem ist es möglich, bei den Embryonen durch erste Untersuchungen des Genmaterials genetische Defekte festzustellen. Eine Selektion nach „gut" und „schlecht" wäre möglich, ist aber ethisch nicht vertretbar.

  Künstliche Befruchtungen sind für homosexuelle Paare eine Möglichkeit, leibliche Kinder zu bekommen (zumindest für einen der Partner). Allerdings ist dies in Deutschland nur eingeschränkt möglich. Schwule Paare brauchen eine Leihmutter, die das Kind austrägt. Leihmutterschaft ist in Deutschland jedoch verboten. Eine Frau kann sich aber durch eine Samenspende befruchten lassen. Somit ist diese Methode in Deutschland auch für lesbische Paare eine Möglichkeit, um Kinder zu bekommen.

• Beschreibe den Ablauf des therapeutischen Klonens.

  Tipps

  Beim Patienten handelt es sich um die Person, die aufgrund ihrer Erkrankung gesunde Zellen einer bestimmten Art benötigt.

  Die embryonalen Stammzellen können sich in verschiedene Zelltypen differenzieren. Dafür benötigen sie allerdings bestimmte Bedingungen, welche die jeweilige Differenzierung auslösen. Man spricht von Differenzierungsfaktoren.

  Lösung

  Beim therapeutischen Klonen werden keine richtigen embryonalen Stammzellen verwendet. Stattdessen werden die Eizellen einer freiwilligen Spenderin und die Hautzellen des zu behandelnden Patienten benötigt. Der Zellkern der Hautzellen wird gegen den der Eizelle ausgetauscht. Die entstandene Stammzelle hat ein großes Differenzierungspotential und enthält das Erbgut des Patienten.
  Durch elektrische Impulse wird die Zelle zum Wachstum angeregt. Die Zellhülle der entstandenen Blastocyste wird durch einen Laserstrahl entfernt. Die Zellen teilen sich weiter und spezialisieren sich durch Zugabe eines Differenzierungsfaktors. Danach können Zellen der gewünschten Zellart entnommen werden und dem Patienten eingesetzt werden. Z. B. neue Nervenzellen, um die entstandenen Schäden durch eine Nervenkrankheit zu verringern.
  Da die neuen Zellen bereits das Erbgut des Patienten enthalten, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie durch eine Immunreaktion des Körpers abgestoßen werden, sehr gering.

• Vergleiche toti-, pluri- und multipotente Zellen miteinander.

  Tipps

  Ein kurzer Exkurs ins Lateinische:
  potent kommt von lat. potentia = die Macht,
  lat. toti = ganz,
  lat. pluri = mehr,
  lat. multi = viel.

  Gewebe bestehen aus einer Vielzahl von Zellen.

  Lösung

  Es gibt verschiedene Arten von Stammzellen, die sich in ihrer Fähigkeit sich zu teilen unterscheiden:

  • Totipotente Stammzellen können als einzige Stammzellen einen kompletten Organismus und alle Zelltypen ausbilden. Sie entstehen aus einer befruchteten Eizelle und sind max. bis zum 8-Zell-Stadium totipotent.
  • Pluripotente Stammzellen können auch Zellen aller drei Keimblätter und damit alle Zelltypen ausbilden. Bei den Keimblättern handelt es sich um eine erste Differenzierung der embryonalen Zellen. Aus ihnen entwickeln sich alle weiteren Gewebe und Organe. Einen vollständigen Organismus können pluripotente Zellen aber nicht bilden.
  • Multipotente Stammzellen können nur noch Zellen eines bestimmten Gewebetyps ausbilden. So kann eine Nervenstammzelle nur Zellen des Nervensystems bilden. Man nennt sie auch adulte Stammzellen, weil sie im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen auch bei ausgewachsenen Menschen vorkommen.

• Diskutiere die Argumente für und gegen Stammzellenforschung.

  Tipps

  In Deutschland ist das Gewinnen von embryonalen Stammzellen aus Embryonen übrigens verboten. Das „Töten“ von Embyronen wird hier als klares Kontra-Argument gesehen.

  Lösung

  Die Stammzellenforschung ist nach wie vor ein stark diskutiertes Thema in unserer Gesellschaft. Auf Seiten der Forschung überwiegen klar die Vorteile: Es können Therapiemöglichkeiten für bisher nicht heilbare Krankheiten erforscht werden und so Leben gerettet werden.

  Vor allem die Kirche, aber auch viele Politiker sind der Meinung, dass das potentielle Leben, welches in einem Embryo steckt, wichtiger ist. Verwendet man einen Embryo, um embryonale Stammzellen zu gewinnen, käme das einer Tötung menschlichen Lebens gleich und ist daher ethisch nicht vertretbar.
  Das Problem liegt bei der Definition menschlichen Lebens: Wann wird aus einem Zellhaufen ein menschliches Wesen? Bereits bei der Befruchtung der Eizelle durch die Samenzelle? Oder erst, wenn sich erste Zellen differenziert haben? Oder sogar erst dann, wenn erste Strukturen und Organe zu erkennen sind?
  Es ist nicht leicht zu sagen, ab wann es sich bei einem solchen „Zellhaufen“ um richtiges Leben handelt. Deshalb ist es in Deutschland im Moment nicht erlaubt, embryonale Stammzellen aus Embryonen zu gewinnen. Allerdings dürfen sie aus dem Ausland eingeführt werden. Stammzellenforschung ist in Deutschland also durchaus möglich, wenn auch nur unter bestimmten Einschränkungen.

  IPS-Zellen oder therapeutisches Klonen sind gute Methoden, um dieses ethische Dilemma zu vermeiden. Allerdings müssen neue Therapiemöglichkeiten früher oder später auch mit embryonalen Stammzellen ausprobiert werden, um sicherzugehen, dass sie wirklich funktionieren.

• Definiere den Begriff IPS-Zellen.

  Tipps

  Pluripotente Zellen können nahezu alle Zelltypen ausbilden, aber keinen kompletten Organismus. Es handelt sich um embryonale Stammzellen.

  Die Reprogrammierung ermöglicht uns, jede beliebige Zelle des Körpers zu einer pluripotenten Stammzelle zu machen.

  Lösung

  IPS-Zellen sind induzierte pluripotente Stammzellen. Normale Zellen werden künstlich durch einen Virusvektor zur Expression bestimmter Gene angeregt. Auf diese Weise werden sie quasi „zurück“ programmiert und sind danach wieder differenzierungsfähig, können also durch Teilung und Differenzierung verschiedene Zellarten ausbilden. Eine IPS-Zelle ähnelt einer embryonalen Stammzelle stark, hat aber nicht alle Eigenschaften dieses Zelltyps.

• Erkläre den Ablauf einer Stammzellenspende.

  Tipps

  Die Verabreichung des Wachstumshormons G-CSF findet einige Tage vor der eigentlichen Spende statt.

  Das Wachstumshormon regt die Produktion der Stammzellen an.

  Lösung

  Eine Blutstammzellenspende ist heutzutage kein großer Eingriff mehr. Einige Tage vor der geplanten Spende bekommt der Patient das Wachstumshormon G-CSF, um die Produktion der Blutstammzellen anzuregen.
  Bei der Spende selbst bekommt man ähnlich wie bei einer Blutspende einen Zugang in eine Vene an der Ellenbeuge gelegt, aber an beiden Armen. Dann wird das Blut von einem Arm zu einer Maschine und dann über den anderen Arm zurück in den Körper gepumpt. In der sogenannten Apheresemaschine wird das Blut zentrifugiert. Dadurch werden die einzelnen Blutbestandteile der Dichte nach aufgetrennt, es entsteht ein Dichtegradient. Die gesuchten Blutstammzellen können gezielt abgesaugt werden. Das restliche Blut wird wieder durchmischt und fließt zurück in den Körper. Dadurch verliert der Patient kein Blut, nur Blutstammzellen, die vom Körper nachgebildet werden können. Eine Blutzellspende dauert auf diese Weise etwa drei bis vier Stunden.

  Eine Knochenmarkentnahme ist eine andere Methode zur Blutstammzellenspende. Hierbei wird aus einem Beckenknochen ein Knochenmark-Blut-Gemisch entnommen, das vermehrt Blutstammzellen enthält. Diese Methode ist deutlich aufwendiger und wird in der Regel unter Vollnarkose durchgeführt. Dadurch ist die Belastung für den Körper höher. Deswegen werden Blutstammzellen heutzutage meistens über das Blut entnommen.

  Die gewonnenen Blutstammzellen werden einem an Leukämie erkrankten Patienten transplantiert. Dieser hat zuvor eine Chemotherapie gemacht, bei der sowohl die Krebszellen als auch gesunde Blutzellen abgetötet wurden. Die gespendeten Blutstammzellen dienen nun der Regeneration des Blutes.