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10. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

Erteilt am 09.06.2005. Genehmigung erweitert am 08.05.2009 (siehe 2.) und 16.05.2012 (siehe 2.). Registereintrag zuletzt aktualisiert am 16.05.2012.

1. Genehmigungsinhaber(in)

Professor Dr. Oliver Brüstle (Institut für Rekonstruktive Neurobiologie, Universitätsklinikum Bonn)

2. Zell-Linien

Die vorgesehenen Forschungsarbeiten basieren auf humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) der folgenden Linien:

  • H7 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • H9 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • H13 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • H14 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • I3 (Technion-Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)
  • I4 (Technion-Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)
  • I6 (Technion-Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)

Im Rahmen der Erweiterung der Genehmigung vom 08.05.2009 und 16.05.2012 wurden zur Durchführung der unten benannten Forschungsarbeiten die Einfuhr und Verwendung humaner embryonaler Stammzellen folgender weiterer Linien genehmigt:

  • HS181 (Karolinska-Institute, Stockholm, Schweden)
  • HS401 (Karolinska-Institute, Stockholm, Schweden)
  • HS415 (Karolinska-Institute, Stockholm, Schweden)
  • hESBGN-01 (BG01) (BresaGen Inc., Athens, GA, USA)

Die Genehmigung gilt jeweils auch für die Einfuhr und Verwendung von Sub-Linien (z.B. von klonalen Sub-Linien oder genetisch modifizierten Derivaten) der genannten humanen embryonalen Stammzell-Linie(n).

3. Angaben zum Forschungsvorhaben

Das Forschungsvorhaben ist eine Ergänzung des durch das RKI am 20.12.2002 genehmigten Forschungsvorhabens und ist wie dieses auf dem Gebiet der Gewinnung und Transplantation neuraler Vorläuferzellen aus humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) angesiedelt. Das Projekt lässt sich in zwei Teilprojekte untergliedern:

Das erste Teilprojekt beinhaltet die optimierte Differenzierung neuraler Zellen aus hES-Zellen sowie deren Charakterisierung mit Hilfe folgender Methoden: Die hES-Zellen werden mit einem selektierbaren Marker- bzw. Reportergen genetisch so modifiziert, dass die Expression dieser Gene nur in Zellen der neuralen Zelllinie erfolgen kann und neurale Zellen auf Grundlage dieser lineage selection-Strategie angereichert werden können. Nach Anreicherung neuraler Zellen soll das Transgen dann über Proteintransduktion von Rekombinasen wieder aus entfernt werden. Anschließend soll untersucht werden, ob sich die gewonnenen neuralen Vorläuferzellen durch Ko-Kultivierung mit Zellen aus bestimmten Hirnarealen von Mausembryonen in bestimmte neurale Zelltypen differenzieren lassen. Weiterhin sollen Gene, die die Differenzierungs-, Migrations- und Myelinisierungsfähigkeit der aus hES-Zellen abgeleiteten neuralen Vorläuferzellen verbessern, in diesen überexprimiert werden. Es soll weiterhin über­prüft werden, ob angereicherte neurale Zellen, die aus hES-Zellen gewonnen wur­den, sich funktionell in das Gehirn von Ratten integrieren können und dort funktionsfähig sind. Die Transplantation neuraler Vorläuferzellen soll in vitro in Gewebekulturen von Hirn­schnitten von Ratten, in Gehirne von fötalen Ratten während der späten Fötalentwicklung sowie in neonatale und adulte Ratten erfolgen. Zur Evaluierung der Integrations-, Funktions-, und Reparaturfähigkeit der hES-Zell-abgeleiteten neuralen Zellen sollen diese auch in das Gehirn von Tiermodellen für neurodegenerative Krankheiten transplantiert werden. Für diese Untersuchungen ist die Nutzung von Mausmodellen für die Multiple Sklerose und für metachromatische Leukodystrophie, bei denen bestimmte myelinierende Zellen zerstört werden, sowie für die Huntington’sche Krankheit, bei der bestimmte Neurone des Striatums zerstört werden, vorgesehen. Für den Einsatz im Modell für die metachromatische Leukodystrophie sollen die transplantierten Zellen das krankheitsauslösende, im Tiermodell fehlende Gen exprimieren.

Anmerkung: Bei den in fötale Ratten transplantierten Zellen handelt es sich um neurale Vorläuferzellen, die nur noch über ein im Vergleich zu hES-Zellen deutlich eingeschränk­tes Entwicklungsvermögen verfügen. Die Ratten be­finden sich zum Zeitpunkt der Transplantation in ei­ner späten Phase der fötalen Ent­wicklung. Durch die Vermischung neuraler Zellen aus dem Men­schen und der Ratte entsteht zwar ein somati­scher Chimärismus. Jedoch selbst eine mögliche funktionale Integration der transplantierten Zellen in das Gehirn der Ratte lässt nach gegenwärtigem Kenntnisstand nicht erwarten, dass sich dadurch hochkomplexe Netzwerke zwischen den Neuronen beider Spezies bilden kön­nten, die eine über die Leistung der tierischen Spezies hinausgehende Funktion des Zentral­nervensystems der Ratte bedingen würden.

Das zweite Teilprojekt beinhaltet die Optimierung der Kultivierung von hES-Zellen unter standardisierten, automatisierten Bedingungen. Ziel die reproduzierbare Bereitstellung von hES-Zellen mit stabilen Eigenschaften für die Gewinnung neuraler Vorläuferzellen. Diese sollen dann, unter Testung verschiedener Bedingungen, in neuronale und gliale Zellen differenziert werden. Für eine standardisierte Kultivierung der hES-Zellen ist auch die Nutzung eines miniaturisierten Bioreaktors sowie die Optimierung der notwendigen Kulturbedingungen der Zellen vorgesehen. Ferner ist die Verwendung von Automaten zur besseren Kontrolle und Beurteilung der Zelldifferenzierung geplant. Darüber hinaus soll durch Überexpression von Genen, deren Produkte bei der Aufrechterhaltung von Pluripotenz eine wesentliche Rolle spielen, die Kultivierbarkeit der hES-Zellen verbessert werden.  

Bei dem Forschungsvorhaben wird mit einer voraussichtlichen Dauer von ca. 5 Jahren gerechnet.

4. Hochrangigkeit der Forschungsziele

Nach den im Antragsverfahren wissenschaftlich begründeten Darlegungen dienen die genehmigten Forschungsarbeiten an hES-Zellen nach übereinstimmender Auffassung der Zentralen Ethik-Kommission für Stammzellenforschung (ZES) und des RKI hochrangigen Forschungszielen für den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn im Rahmen der Grundlagenforschung und der Erweiterung medizinischer Kenntnisse bei der Entwicklung therapeutischer Verfahren zur Anwendung beim Menschen.

Für diese Beurteilung sind folgende Gründe maßgeblich:

Die im ersten Teilprojekt geplante Differenzierung der hES-Zellen zu Vorläufern der verschiedenen neuralen Linien sowie ihre weitere Differenzierung zu neuronalen und glialen Zellen durch Modifikation der im Antrag benannten Parameter in den Kulturbedingungen soll Erkenntnisse darüber erbringen, welche Faktoren und Signalwege für die Entstehung spezifischer Subpopulationen neuraler Zellen verantwortlich sind. Die Differenzierung der hES-Zellen zu Vorläuferzellen soll in vitro, die Differenzierung der Vorläuferzellen zu spezifischen neuralen Zellen in vitro, in situ und gegebenenfalls in vivo erfolgen. Bei erfolgreicher Durchführung lassen sich voraussichtlich Rückschlüsse auf molekulare Mechanismen ziehen, die in der frühen Gehirnentwicklung des Menschen eine Rolle spielen. Die Verwendung von Tiermodellen für unheilbare demyelinierende Krankheiten zur Untersuchung der Kapazität der transplantierten hES-Zell-abgeleiteten neuralen Zellen für eine Re-Myelinierung könnte Hinweise auf deren Potential für die Behandlung dieser Krankheiten erbringen. Ähnliche Hinweise könnten sich auch aus der Nutzung von Modellen für die Degeneration von Neuronen ergeben, die beispielsweise der Huntington’schen Krankheit zugrundeliegen. Die Etablierung von Methoden zur Gewinnung möglichst reiner Popula­tionen spezifischer neuraler Vorläufer bzw. differenzierter Neuronen ist auch für die Erforschung von Grundlagen für die Zellersatztherapie von wesentlicher Bedeutung.

Die im zweiten Teilprojekt vorgesehenen Arbeiten dienen der Bereitstellung reproduzierbar reiner und stabiler hES-Zell-Populationen und daraus differenzierter neuraler Zellen. Die Erzeugung homogener, stabiler Populationen von hES-Zellen mit reproduzierbar qualitätssichernden Eigenschaften ist gleichermaßen die Voraussetzung für die Gewinnung transplantierbarer Zellen oder Gewebe, wie es die standardisierte Kultivierung und vergleichende Untersuchungen zum Einfluss variierender Kultivierungsbedingungen auf die Qualität und Anzahl von hES-Zellen sind.

5. Notwendige Vorarbeiten und Erforderlichkeit der Verwendung von humanen embryonalen Stammzellen für die mit dem Vorhaben verfolgten Fragestellungen

Im Antragsverfahren wurde dargelegt, dass wesentliche Fragestellungen aller Projektteile an murinen ES-Zellen vorgeklärt sind. Die Frage der lineage selection wurde an murinen Zellen erfolgreich bearbeitet. Experimente zur regionenspezifischen Differenzierungsinduktion durch Ko-Kultur von murinen ES-Zellen mit Zellen aus verschiedenen Hirnarealen embryonaler Mäuse sowie Vorklärungen zur Proteintransduktion und zur automatisierten Kultur muriner ES-Zellen liegen vor. Ferner wurden Ergebnisse der bisherigen Forschungen des Genehmigungsinhabers an ES-Zellen dargelegt, die er im Rahmen der ihm am 20.12.2001 erteilten Genehmigung erzielt hat und die die Ausdehnung der Forschung auf die hier benannten Fragestellungen begründen.  

Sowohl adulte als auch fötale neurale Stammzellen lassen die Untersuchung der Prozesse der frühen Differenzierung aus pluripotenten ES-Zellen, die Teil des ersten Teilprojektes sind, aufgrund ihres fortgeschritteneren Entwicklungsstadiums nicht zu. Unabhängig davon ist die Gewinnung neuraler Stammzellen aus adulten oder fötalen Stammzellen oder Geweben nicht reproduzierbar und in ausreichender Menge möglich.  

Murine ES-Zellen sind wegen der signifikanten genetischen und phänotypischen Unterschiede zu hES-Zellen nicht geeignet, grundlegende Erkenntnisse zur Entwicklung humaner Stammzellen und zur möglichen Integration der aus ihnen gewonnenen Nervenvorläuferzellen im Hirngewebe zu erzielen. 

Im zweiten Teilprojekt ist die Nutzung von hES-Zellen erforderlich, um zu überprüfen, inwieweit die an murinen ES-Zellen erzielten Erkenntnisse auf das humane System übertragen und wie die Bedingungen für die Bereitstellung eines geeigneten Zellmaterials für die humane Zellersatztherapie etabliert und optimiert werden können. Das langfristige Ziel des Projektes, die Bereitstellung und Charakterisierung von Ausgangsmaterial für zukünftige Zellersatztherapien am Menschen, erfordert zwingend die Nutzung von hES-Zellen. Andere humane Stammzellen (beispielsweise adulte oder fötale Stammzellen) besitzen nach gegenwärtigem Kenntnisstand nicht das erforderliche Regenerationsvermögen, um in ausreichend großer Zahl zur Verfügung gestellt zu werden. Diese Zellen besitzen ferner ein nur eingeschränktes Differenzierungsvermögen, das sie auch für diesen Projektteil ungeeignet macht.

Stand: 16.05.2012

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