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21. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

Erteilt am 12.04.2007. Registereintrag zuletzt aktualisiert am 29.09.2011. Forschungsvorhaben beendet. Genehmigung erloschen am 15.07.2016.

1. Genehmigungsinhaber(in)

Universität Rostock (Medizinische Fakultät, Klinik und Poliklinik für Neurologie)

2. Zell-Linien

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

  • SA002 (Cellartis AB, Göteborg, Schweden)

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 unter dem Titel „Hochdurchsatz-Technologie (HTS) mit kleinen Molekülen zur Induktion und Charakterisierung der dopaminergen Differenzierung in Reportergen-transfizierten humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen)“ wurde der Import und die Verwendung der oben genannten humanen embryonalen Stammzell-Linie genehmigt.

Gegenstand der genehmigten Arbeiten ist die Untersuchung einer sogenannten Bibliothek niedermolekularer Substanzen („kleine Moleküle“, „small molecules“) hinsichtlich ihrer Fähigkeit, die Differenzierung von hES-Zellen in dopaminerge Neuronen zu induzieren bzw. den Differenzierungsprozess zu beeinflussen. Dazu sollen die hES-Zellen dergestalt modifiziert werden, dass sie ein Reportergen unter Kontrolle eines Promotors enthalten, der erst während einer bestimmten Phase der neuronalen bzw. dopaminergen Differenzierung aktiviert wird. Die Aktivierung dieses Promotors, die zur Expression des Reportergens und damit zu einer leicht detektierbaren Fluoreszenz-Reaktion führt, ist ein Maß für die differenzierungsinduzierende Wirkung der untersuchten Substanzen. Dabei sollen mehrere Zehntausend niedermolekularer Substanzen im Hochdurchsatzverfahren (high througput screening) getestet werden. Im Falle der Identifizierung entsprechender Substanzen sollen diese dann auf molekularer Ebene hinsichtlich der ihrer Wirkung zugrunde liegenden Mechanismen untersucht werden. Ein Schwerpunkt bildet dabei die Analyse von Komponenten des sogenannten Wnt-Signalweges, der an der dopaminergen Differenzierung wesentlich beteiligt ist. Ferner soll die Wirkung der identifizierten Substanzen auf hES-Zellen und neurale Vorläuferzellen fötalen Ursprungs verglichen werden. Weiterhin werden hES-Zellen im Rahmen der genehmigten Arbeiten unter Nutzung von Standardprotokollen in dopaminerge Neuronen differenziert und diese mittels biochemischer, immunohistochemischer und elektrophysiologischer Verfahren charakterisiert.

Bei dem Forschungsvorhaben wird mit einer voraussichtlichen Dauer von 3 Jahren gerechnet.

4. Hochrangigkeit der Forschungsziele

Entsprechend der im Antragsverfahren erbrachten wissenschaftlich begründeten Darlegungen dienen die geplanten Forschungsarbeiten an hES-Zellen hochrangigen Forschungszielen für den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn in der Grundlagenforschung sowie, auf längere Sicht, der Schaffung von Grundlagen für neue therapeutische Verfahren zur Anwendung am Menschen.

Ziel des Projektes ist die Identifizierung niedermolekularer Substanzen, die in die Differenzierung von hES-Zellen zu dopaminergen Neuronen eingreifen und an dieser Differenzierung beteiligte Signalwege beeinflussen können. Die Analyse der Wirkung solcher Substanzen auf molekularer Ebene - und hier im Besonderen ihr Einfluss auf die Expression bestimmter Gene, deren Produkte Bestandteil der an der dopaminergen Differenzierung beteiligten Signalwege sind - wird voraussichtlich zu einem besseren Verständnis solcher Differenzierungsprozesse in der menschlichen Embryonalentwicklung führen. Ferner können die Forschungsergebnisse auch zu einem tieferen Verständnis pathologischer Prozesse, insbesondere im dopaminergen Nervensystem, beitragen. Die erwarteten Erkenntnisse könnten überdies einen Beitrag zur Entwicklung verbesserter Protokolle für die dopaminerge Differenzierung von hES-Zellen leisten, um funktionstüchtige und vitale neuronale Zellpopulationen zu gewinnen, deren Einsatz beispielsweise in der pharmakologisch-toxikologischen Forschung und längerfristig auch in der Gewebeersatztherapie denkbar ist. Ferner besteht die Möglichkeit, dass kleine, zellpermeable Moleküle – wie sie im genehmigten Projekt identifiziert werden sollen – auf lange Sicht auch direkt für die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen eingesetzt werden könnten, beispielsweise aufgrund des Vermögens, endogene Stammzellpopulationen zu mobilisieren oder zur Differenzierung anzuregen.

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

Im Antragsverfahren wurde dargelegt, dass die im genehmigten Projekt vorgesehenen Fragestellungen an anderen als hES-Zellen bereits vorgeklärt worden sind, beispielsweise an neuralen Vorläuferzell-Linien der Ratte und des Menschen. Vorklärungen zur prinzipiellen Stimulierbarkeit von Promotoren, die in der neuralen Differenzierung eine Rolle spielen, wurden ebenso dargelegt wie Voruntersuchungen zur prinzipiellen Möglichkeit der Induktion neuraler (dopaminerger) Differenzierung durch Interferenz niedermolekularer Substanzen mit GSK-3β, einer wesentlichen Komponente des Wnt-Signalweges. Ferner wurden im Antragsverfahren umfangreiche, teils eigene Arbeiten zur Beteiligung des zu untersuchenden Wnt-Signalweges an der Differenzierung neuraler Vorläuferzellen tierischer und humaner Herkunft vorgelegt. In Fortsetzung bisheriger Arbeiten des Genehmigungsinhabers soll im genehmigten Projekt nun überprüft werden, welche Faktoren bzw. Komponenten dieses Signalweges in hES-Zellen für die Induktion der frühen Differenzierung zu dopaminergen Neuronen verantwortlich sind. Die zur Anwendung kommende Methodik für das Hochdurchsatzverfahren ist etabliert und an entsprechend modifizierten etablierten Zell-Linien erprobt.

Die Notwendigkeit der Verwendung humaner embryonaler Stammzellen ergibt sich zum einen aus der Tatsache, dass erhebliche Unterschiede in der Aktivierung des Wnt-Signalweges zwischen Zell-Linien verschiedener Spezies bestehen. Dies wurde im Antragsverfahren wissenschaftlich begründet dargelegt. Eine Verwendung von tierischen Zellen ist für die Beantwortung der wissenschaftlichen Fragestellung – der Identifizierung von niedermolekularen Substanzen, die diesen Signalweg in menschlichen Zellen aktivieren bzw. hemmen und der Charakterisierung von deren Wirkung – nicht möglich. Zum anderen wurde im Antragsverfahren dargelegt, dass die neurale (dopaminerge) Differenzierung aus somatischen (adulten) Stammzellen nach derzeitigem Kenntnisstand sehr ineffizient verläuft. Zwar könnte die Verwendung von humanen fötalen neuralen Vorläuferzellen prinzipiell Fragen nach späteren Ereignissen der neuralen Differenzierung beantworten helfen. Fragen nach den Mechanismen früher Differenzierungsvorgänge, wie sie im Projekt untersucht werden sollen, können aber mit diesen Zellen nicht beantwortet werden. Die Durchführung des Vorhabens erfordert folglich die Verwendung noch nicht determinierter und damit humaner embryonaler Stammzellen.

Stand: 15.07.2016

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