17. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

1. Genehmigungsinhaber(in)

Professor Dr. A. Francis Stewart (Technische Universität Dresden, Biotechnologisches Zentrum)

2. Zell-Linien

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

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

Im Rahmen der Erweiterung der Genehmigung vom 26.10.2007 wurden zur Durchführung der unten benannten Forschungsarbeiten die Einfuhr und Verwendung humaner embryonaler Stammzellen folgender weiterer Linie genehmigt:

• H7 (Wicell Research Institute, Madison, WI, 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

Für Forschungsarbeiten zum Thema "Entwicklung und Anwendung gentechnischer Strategien in humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen)" wurden die Einfuhr und Verwendung der o.g. humanen embryonalen Stammzell-Linien genehmigt.

Gegenstand der Arbeiten ist die Erforschung der Möglichkeit zur homologen Rekombination in hES-Zellen sowie die Identifizierung von Faktoren, die die Rekombinationsrate in hES-Zellen beeinflussen. Dabei sollen auch die Bedingungen für die ortspezifische Integration von DNA mittels RCME (recombination mediated cassette exchange / Rekombinations-vermittelter Kassettenaustausch) untersucht und Methoden für deren Anwendung entwickelt werden. Ferner sollen Anwendungen für die konditionelle Mutagenese in hES-Zellen getestet sowie gentechnische lineage selection-Strategien durch Bac-Transgenese oder homologe Rekombination bei hES-Zellen entwickelt werden. Schließlich sollen die Anwendungsmöglichkeiten der RNAi-Technologie zur Kontrolle der Genexpression in hES-Zellen geklärt werden.

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

4. Hochrangigkeit der Forschungsziele

Entsprechend der im Antragsverfahren erbrachten wissenschaftlich begründeten Darlegung dienen die vorgesehenen Forschungsarbeiten an humanen ES-Zellen hochrangigen Forschungszielen für den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn im Rahmen der Grundlagenforschung.

Für diese Beurteilung sind folgende Gründe maßgeblich: Die geplanten Arbeiten können wesentliche Instrumente für die Untersuchung der Rolle einzelner Gene bei der Differenzierung von Zellen und der Pathophysiologie von Krankheiten liefern. Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt zunächst in der Etablierung und Optimierung von Verfahren zur homologen Rekombination in hES-Zellen. Dadurch sollen DNA-Abschnitte in definierte Positionen des Genoms integriert werden. Die Rolle dieser DNA-Abschnitte für die Differenzierung von Zellen, die Entwicklung und Pathogenese von Krankheiten soll mit Hilfe der so veränderten Zellen modellhaft untersucht werden. Die Integration differenzierungsabhängig exprimierter Marker- und Reportergene mittels homologer Rekombination soll eine möglichst hohe Genauigkeit und Effizienz bei der lineage selection gewährleisten, die mit anderen Methoden derzeit meist nicht erreichbar ist. Die geplante Identifizierung eines günstigen Locus mit geringer Variegation, d.h. geringer lokusabhängiger Variationsbreite der Genexpression, zur Integration von DNA wäre ein wesentlicher Vorteil für weitere Forschungen an hES-Zellen, weil dadurch die Reproduzierbarkeit und Standardisierung genetischer Untersuchungen verbessert werden könnte. Das trifft auch für die geplanten Untersuchungen zur Etablierung von austauschbaren Integrationskassetten (DNA Abschnitte, die aus funktionellen Genen und definierten flankierenden Sequenzen bestehen; die flankierenden Sequenzen bestimmen den Integrationsort in das zelluläre Genom) zu, für die ein Genort mit möglichst geringer Variegation vorteilhaft ist. Mit Hilfe der bereits etablierten RNAi-Technologie soll die Genexpression ausgewählter Gene in hES-Zellen ebenfalls reguliert werden. Die geplanten Vorhaben zur Anpassung dieser Methode an hES-Zellen würde daher alternativ zur Anwendung der homologen Rekombination die Untersuchung von Genfunktionen erlauben.

Die geplanten Arbeiten stehen in keinem direkten Zusammenhang zu bestimmten Erkrankungen oder medizinischem Nutzen. Sie könnten jedoch Grundlagen für Forschungsarbeiten an Krankheiten und damit auf lange Sicht für therapeutische Anwendungen legen – beispielsweise durch die Schaffung von Krankheitsmodellen durch den Austausch krankheitsauslösender Gene oder durch die Behebung spezifischer Gendefekte.

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

Eigene Publikationen sowie Publikationen anderer Arbeitsgruppen belegen die erfolgreiche Anwendung der nunmehr an hES-Zellen vorgesehen Verfahren und Techniken an tierischen embryonalen Stammzellen und anderen Zelltypen. In Veröffentlichungen anderer Arbeitsgruppen wird die homologe Rekombination in humanen ES-Zellen beschrieben und gezeigt, dass die Nutzung dieser Technik auch an hES-Zellen prinzipiell möglich ist.

Die im Projekt vorgesehenen Untersuchungen und Techniken, sowie die Modellierung menschlicher Krankheiten müssen notwendigerweise an hES-Zellen durchgeführt und entwickelt werden, da erfahrungsgemäß Ergebnisse an anderen ES-Zellen, auch beispielsweise murinen ES-Zellen, nicht speziesübergreifend übertragbar sind. Ergebnisse aus Untersuchungen an humanen adulten oder fötalen Zellen für die Untersuchung der homologen Rekombination würden ebenfalls keine Rückschlüsse auf die Eigenschaften und Merkmale dieser Prozesse bei hES-Zellen erwarten lassen, da diese erheblich durch zellspezifische Einflüsse bestimmt werden.

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