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20. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

Erteilt am 06.10.2006. Genehmigung erweitert am 02.04.2009 (siehe 2.) Registereintrag zuletzt aktualisiert am 15.05.2009.

1. Genehmigungsinhaber(in)

Professor Dr. Jürgen Hescheler (Institut für Neurophysiologie, Universität Köln).

2. Zell-Linien

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

  • H1 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • H9 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • H13 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • HES-1 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)
  • HES-2 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)

Im Rahmen der Erweiterung der Genehmigung vom 02.04.2009 wurden zur Durchführung der unten benannten Forschungsarbeiten die Einfuhr und Verwendung humaner embryonaler Stammzellen folgender weiterer Linien genehmigt:

  • HS181 (Karolinska-Institute, Stockholm, Schweden)
  • HUES1 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
  • HUES2 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
  • HUES4 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
  • HUES8 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
  • HUES10 (Harvard University, Cambridge, MA, 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 mit dem Ziel der Entwicklung innovativer Kulturmethoden und Kryokonservierungsprotokolle für humane embryonale Stammzellen (hES-Zellen) wurde die Verwendung der oben genannten hES-Zell-Linien genehmigt. Der Import dieser hES-Zell-Linien wurde bereits am 27.01.2003 bzw. am 06.12.2005 genehmigt. Die Kryokonservierung ist für die Langzeitlagerung von Zellen notwendig, führt jedoch gegenwärtig zu einer erheblichen Verminderung der Vitalität der Zellen. Gegenstand des genehmigten Forschungsvorhabens sind Untersuchungen zur Verbesserung der Effizienz und Reproduzierbarkeit der Kryokonservierung von hES-Zellen. In dem Projekt sollen Parameter etabliert werden, die eine zuverlässige Bestimmung des Erfolges der Kultivierung und des Einfrierens/Auftauens von hES-Zellen zulassen. Die Kultivierung von hES-Zellen soll zunächst auf der Grundlage publizierter Protokolle ohne Serum und ohne feeder-Zellen erfolgen; ferner sollen Verfahren entwickelt werden, die für die Einzelzell-Klonierung von hES-Zellen geeignet sind. Schließlich sollen zellbiologische Parameter wie Zellzyklusstatus oder Differenzierungsstadium hinsichtlich ihres Einflusses auf die Kryokonservierungseffizienz untersucht werden.

Das Projekt ist Teil eines von der Europäischen Union geförderten Projektverbundes zur Standardisierung von Einfrierprozessen bei Stammzellen.Bei dem Forschungsvorhaben wird mit einer voraussichtlichen Dauer von 5 Jahren gerechnet.

4. Hochrangigkeit der Forschungsziele

Entsprechend der im Antragsverfahren erbrachten wissenschaftlich begründeten Darlegung dienen die vorgesehenen Forschungsarbeiten an hES-Zellen hochrangigen Forschungszielen für den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn. Für diese Beurteilung sind folgende Gründe maßgeblich:

Die Verfügbarkeit von humanen ES-Zell-Populationen, die auch nach wiederholtem Einfrieren und Auftauen über definierte Eigenschaften verfügen, ist eine wesentliche Voraussetzung für die reproduzierbare Verwendung humaner ES-Zellen in der Forschung sowie für die Entwicklung künftig denkbarer Therapien unter Nutzung von hES-Zellen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll daher untersucht werden, welche Eigenschaften der hES-Zellen durch das Einfrieren und das Auftauen Veränderungen unterliegen und demnach bei der im Projekt vorgesehenen Entwicklung neuer optimierter Kryokonservierungsprotokolle besonders beachtet werden müssen. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse soll ein Katalog von Kriterien zur Beurteilung der Qualität der ES-Zell-Populationen sowohl nach dem Einfrieren und Auftauen entwickelt werden. Die Erkenntnisse sollen letztlich in die Entwicklung  eines Testsystems einfließen, mit dem die für die Qualität der hES-Zell-Präparation wesentlichen Eigenschaften in einem einfachen, später automatisierbaren Verfahren erfasst und bewertet werden können.

Die Substitution tierischen Serums und tierischer feeder-Zellen bei der Kultivierung und Kryokonservierung von hES-Zellen soll die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit von Ergebnissen im Rahmen der Grundlagenforschung an hES-Zellen erhöhen und wäre voraussichtlich auch im Falle künftig denkbarer klinischer Anwendungen von hES-Zellen vorteilhaft. Die geplante Etablierung und Fortentwicklung von Methoden für die Serum- und feeder-Zell-freie Kultivierung humaner ES-Zellen ist angesichts der langfristigen Zielstellung des genehmigungsinhabers, hES-Zellen und ihre Derivate für die Therapie der Herzinsuffizienz verwendbar zu machen, eine wesentliche Zielstellung.

Die zur Bearbeitung vorgesehene Fragestellung, in welchem Differenzierungsstadium sich die Zellen zum Zeitpunkt des Einfrierens günstigerweise befinden sollten, ist ebenfalls von erheblicher Bedeutung für die Entwicklung optimierter Einfrierprotokolle. So kann bei einer langfristig denkbaren klinischen Nutzung von ES-Zellen und ihren Derivaten eine Kryokonservierung von Vorläuferzellen vorteilhaft gegenüber der Gefrierlagerung von undifferenzierten hES-Zellen sein: bei Bedarf wäre eine Differenzierung aus Vorläuferzellen schneller durchführbar als bei Rückgriff auf undifferenzierte ES-Zellen. Es ist gegenwärtig nicht klar, unter welchen Bedingungen aus hES-Zellen differenzierte Vorläuferzellen schonend eingefroren und aufgetaut werden können, so dass auch die Bearbeitung dieser Frage einen wesentlichen Erkenntnisgewinn erwarten lässt. Die beabsichtigte Klärung der Frage, ob sich humane ES-Zellen bezüglich ihres Zellzyklus-Stadiums synchronisieren lassen und inwiefern eine Synchronisierung in einem bestimmten Zellzyklus-Stadium vorteilhaft für eine schonende Kryokonservierung sein könnte, ist ein weiterer Aspekt, dessen Untersuchung für die Entwicklung optimierter Einfrierprotokolle wichtig und plausibel ist.

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

Der Prozess der Kryokonservierung ist eine an diversen Zelltypen etablierte Standardmethode. Die zum Einsatz kommenden Technologien sind an anderen Zellsystemen bereits etabliert und erprobt worden. Einfriertechniken für adhärent bzw. in Kapseln kultivierte Zellen sind bekannt, zum Einsatz kommende Vitrifikationsverfahren sind darüber hinaus bereits von verschiedenen Forschungsgruppen für die Kryokonservierung humaner ES-Zellen beschrieben worden. Protokolle für die Differenzierung humaner ES-Zellen zu kardialen Vorläuferzellen sind beim Genehmigungsinhaber ebenfalls etabliert. Bekannte Standardverfahren sollen nun an hES-Zellen angepasst und optimiert werden, wobei gleichzeitig Kriterien für die Bewertung der Qualität der Zellen aufgestellt werden. Die zu prüfenden Parameter (z.B. Vitalität, Proliferationsverhalten, ES-Zell-spezifische Expression bestimmter Gene, Telomerlängen etc.) sind bekannte kritische Parameter humaner ES-Zellen. Publizierte Daten und experimentelle Erfahrungen zeigen, dass an anderen Zelltypen optimierte Protokolle, wenn sie auf hES-Zellen übertragen werden, ineffizient und nicht reproduzierbar sind. Eine konkrete Vorklärung, inwiefern diese Parameter infolge der Kryokonservierung Veränderungen unterliegen und ob sie sich für die Bewertung des Erfolgs der Kryokonservierung heranziehen lassen, ist an anderen Zellen nicht möglich, da solche Parameter zelltypspezifisch sind. Protokolle für die Serum- und feeder-Zell-freie Kultivierung sowie für die Einzellzell-Klonierung von humanen ES-Zellen sind in der Literatur beschrieben worden. Schonende und reproduzierbare Konservierungsprotokolle für hES-Zellen können angesichts der unterschiedlichen Bedingungen, unter denen die Kultivierung von ES-Zellen unterschiedlicher Spezies erfolgen muss, daher nur an humanen ES-Zellen selbst entwickelt werden.

Stand: 05.05.2010

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