Navigation und Service

Zielgruppeneinstiege

26. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

Erteilt am 11.03.2008. Genehmigung erweitert am 16.05.2008 und 20.07.2012 (siehe 2.). Registereintrag aktualisiert am 20.07.2012.

1. Genehmigungsinhaber(in)

Miltenyi Biotec GmbH, Bergisch Gladbach

2. Zell-Linien

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

  • SA001 (Cellartis AB, Göteborg, Schweden)
  • SA002 (Cellartis AB, Göteborg, Schweden)

Im Rahmen der Erweiterung der Genehmigung vom 16.05.2008 und 20.07.2012 wurden zur Durchführung der unten benannten Forschungsarbeiten die Einfuhr und Verwendung humaner embryonaler Stammzellen folgender weiterer Linien genehmigt:

  • H1 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • H7 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • H9 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • HES1 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)
  • HES2 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)
  • HES3 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)
  • HES4 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)
  • HUES2 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
  • HUES4 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
  • NCL-3 (Newcastle Fertility Centre, Newcastle upon Tyne, Großbritannien)
  • NCL-4 (Newcastle Fertility Centre, Newcastle upon Tyne, Großbritannien)
  • Shef-3 (University Sheffield, Großbritannien)

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 ein Forschungsvorhaben zur Thematik der Entwicklung immunomagnetischer Verfahren mit dem Ziel der Anreicherung pluripotenter, humaner embryonaler Stammzellen (hES-Zellen) und deren Derivate wurde der Import und die Verwendung der oben genannten humanen embryonalen Stammzellen genehmigt. Ziel des Vorhabens ist die Bereitstellung hochaufgereinigter Populationen von hES-Zellen durch Anwendung eines immunomagnetischen Verfahrens (magnetic activated cell sorting, MACS) zur Sortierung von hES-Zellen bzw. von aus ihnen differenzierten Zellen. Hierzu sollen zunächst geeignete Bedingungen für die Kultivierung und schonende Vereinzelung von hES-Zellen etabliert werden. Anschließend sollen für die Anwendung des MACS-Verfahrens geeignete Oberflächenmarker auf hES-Zellen und auf ihren sich differenzierenden Derivaten identifiziert, das MACS-Verfahren für diese Zellen optimiert und gegebenenfalls neue Antikörper gegen geeignete Oberflächenantigene hergestellt werden. Es soll dann überprüft werden, ob die regelmäßige Anreicherung von hES-Zellen durch die MACS-Technologie reproduzierbar zu Populationen von hES-Zellen führt, die einerseits wesentliche Eigenschaften von hES-Zellen beibehalten (z.B. Vitalität, Expression von Pluripotenz-Markergenen, Differenzierbarkeit in Derivate aller Keimblätter) und andererseits einen möglichst geringeren Anteil sich in Differenzierung befindlicher Zellen aufweisen. Ferner soll untersucht werden, ob dasselbe Ergebnis durch eine Abreicherung, d.h. die gezielte Entfernung sich differenzierender Zellen aus hES-Zell-Populationen, erreicht werden kann. Im Weiteren soll festgestellt werden, ob sich innerhalb derselben hES-Zell-Population Sub-Populationen befinden, die unterschiedliche Eigenschaften, beispielsweise hinsichtlich ihres Differenzierungsvermögens, aufweisen.

4. Hochrangigkeit der Forschungsziele

Entsprechend den im Antragsverfahren erbrachten wissenschaftlich begründeten Darlegungen dienen die geplanten Forschungsarbeiten an hES-Zellen nach übereinstimmender Auffassung der Zentralen Ethik-Kommission für Stammzellenforschung (ZES) und des Robert Koch-Institutes (RKI) hochrangigen Forschungszielen für den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn in der Grundlagenforschung. Dafür sind folgende Gründe maßgeblich:

Populationen von hES-Zellen selbst derselben Linie weisen teils stark differierende Eigenschaften auf, was auf gegebenenfalls uneinheitliche Kulturbedingungen zurückzuführen sein kann. Dies trägt dazu bei, dass Ergebnisse der hES-Zell-Forschung nicht oder nur teilweise reproduzierbar sein können. Eine bessere Vergleichbarkeit der Ergebnisse von Untersuchungen an hES-Zellen könnte vermutlich durch Nutzung von hES-Zell-Populationen mit stärker einheitlichen Eigenschaften erreicht werden. Die im genehmigten Projekt geplante Sortierung von hES-Zell-Populationen anhand von für pluripotente humane Zellen charakteristischen  Oberflächen-Markern kann im Ergebnis – selbst bei Wahl voneinander abweichender Kulturbedingungen im Vorfeld der Sortierung – zu stärker einheitlichen hES-Zell-Populationen führen. Im Projekt sollen geeignete Protokolle etabliert werden, um durch eine Anreicherung undifferenzierter Zellen und/oder durch eine Abreicherung (partiell) differenzierter Zellen zu stärker homogenen hES-Zell-Populationen zu gelangen. Im Falle eines erfolgreichen Abschlusses des Projektes stünde ein Verfahren zur Verfügung, mit dessen Hilfe verschiedene Populationen undifferenzierter hES-Zellen auf einen „standardisierten“ pluripotenten Zustand zurückgeführt werden könnten. Auf diese Weise ließen sich in verschiedenen Laboren Zellpopulationen vergleichbarer Qualität und Homogenität erzeugen, die dann in Folgeexperimenten verwendet werden könnten. Dies könnte – auch angesichts der gegenwärtig teils erheblichen Probleme bei der hES-Zell-Kultivierung – dazu beitragen, hES-Zell-Populationen verbesserter Qualität für die Forschung verfügbar zu machen.

Ein weiteres Ziel des Vorhabens besteht darin, durch Anwendung des MACS-Verfahrens potentielle Sub-Populationen von hES-Zellen, die sich in derselben hES-Zell-Kultur befinden und die sich bezüglich der Expression von Markergenen für hES-Zellen unterscheiden, voneinander zu trennen. Solche Subpopulationen können weitere unterschiedliche Eigenschaften haben, beispielsweise bezüglich ihrer Zellteilungsrate oder ihrer Differenzierungsfähigkeit. So treten – entsprechend veröffentlichten Daten –  beispielsweise in hES-Zell-Kulturen regelmäßig zwei Subpopulationen von Zellen auf, die sich bezüglich der Expression des hES-Zell-Markers SSEA3 unterscheiden und die deutlich verschiedene Eigenschaften haben. Das Projekt zielt nun auf die Identifizierung und MACS-basierte Auftrennung möglicher weiterer Sub-Populationen von hES-Zellen und dient insofern auch der besseren Charakterisierung von hES-Zell-Kulturen, was im Ergebnis zur Erweiterung der Kenntnisse über molekulare Eigenschaften von hES-Zellen beitragen könnte.

Ferner könnte die erfolgreiche Etablierung entsprechender MACS-basierter Methoden die Möglichkeit eröffnen, nach Differenzierung im Zellgemisch verbliebene hES-Zellen von den differenzierten Zellen abzutrennen. Die Verunreinigung von differenzierten Zellen durch potentiell tumorigene hES-Zellen ist derzeit ein wesentliches Problem, das vor einer möglichen Transplantation von hES-Zell-abgeleiteten Zellen oder Geweben in den Menschen gelöst werden muss. Eine nach Möglichkeit weitgehend vollständige Abtrennung von hES-Zellen aus Zellgemischen nach erfolgter Differenzierung mittels MACS könnte einen Beitrag zur Lösung dieses Problems leisten. Insofern könnten die Ergebnisse des Projektes langfristig auch von klinischer Relevanz sein. Die oben genannten Qualitätsvorteile von hES-Zell-Populationen im Ergebnis MACS-basierter Zell-Separationen wären im Falle einer denkbaren Anwendung von hES-Zellen als Ausgangsmaterial für die Herstellung klinisch nutzbaren Materials ebenfalls relevant.

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

Im Antragsverfahren wurde dargelegt, dass das Projekt vorgeklärt ist. Das zur Anwendung kommende Verfahren (MACS) ist bereits an verschiedenen Stammzelltypen (murinen embryonalen Stammzellen (mES-Zellen), adulten humanen Stammzellen) erfolgreich eingesetzt worden, wobei verschiedene Oberflächenmarker genutzt wurden. Die für eine Sortierung von hES-Zellen in Frage kommenden Marker sind aus der Literatur bekannt. Es ist ferner bekannt, dass in hES-Zell-Populationen sowohl des Menschen als auch der Maus Subpopulationen mit differierendem Pluripotenz-Potential existieren, die anhand der Expression bestimmter, mit Pluripotenz assoziierter Gene unterscheidbar sind. Solche Subpopulationen von Stammzellen konnten durch Antikörper-basierte Separations-Strategien bereits voneinander getrennt werden.

Technische Aspekte des Projektes, wie beispielsweise Verfahren zur Kultivierung und Charakterisierung von hES-Zell-Kulturen, sind bereits umfangreich an hES-Zellen untersucht und die Ergebnisse publiziert worden. Dies betrifft die Methoden zur Differenzierung von hES-Zellen in Derivate aller Keimblätter ebenso wie die für die Anwendung der MACS-Technologie notwendige Vereinzelung von hES-Zellen während ihrer Passagierung. Die gegebenenfalls notwendige Herstellung von Antikörpern gegen Oberflächen-Antigene auf hES-Zellen verläuft nach Standard-Methoden.

Im Antragsverfahren wurde ferner begründet dargelegt, dass zur Erreichung der Forschungsziele die Nutzung von hES-Zellen erforderlich ist. Wesentliches Ziel des Projektes ist es, die Kultivierungsbedingungen für hES-Zellen durch Entwicklung eines MACS-basierten Systems zur Zellsortierung zu verbessern und nach Möglichkeit zu standardisieren. hES-Zellen sind, stärker als andere Säugerzell-Kulturen, auf spezifische Kulturbedingungen angewiesen. Diese Kulturbedingungen unterscheiden sich auch deutlich von den Bedingungen der Kultur anderer Stammzellen, insbesondere muriner ES-Zellen, aber auch humaner embryonaler Karzinomzellen (hEC-Zellen) und embryonaler Keimzellen (hEG-Zellen). So spielt beispielsweise die Frage der schonenden Gewinnung von Einzelzellsuspensionen im Zuge der Passagierung bei hES-Zellen eine entscheidende Rolle. Effekte, die die Zellvereinzelung auf die Eigenschaften von hES-Zellen haben, können nur an diesen Zellen selbst geklärt werden. Auch die essentielle Frage, ob und inwiefern die Eigenschaften von hES-Zellen infolge der Zellsortierung mittels des MACS-basierten Verfahrens verändert werden, kann aufgrund der o. g. Tatsache nur an hES-Zellen selbst geklärt werden. Die Untersuchung der Möglichkeit, Subpopulationen von hES-Zellen zu identifizieren und diese gegebenenfalls voneinander zu trennen, erfordert die Verwendung von hES-Zellen, da mES-Zellen zum Teil andere Oberflächenmarker als hES-Zellen aufweisen und es derzeit keine Hinweise darauf gibt, dass hEC- und hEG-Zellen die gleichen subtilen Unterschiede hinsichtlich der Eigenschaften von potentiellen Subpopulationen wie hES-Zellen haben. Aus den o.g. Gründen sowie infolge der Tatsache, dass derzeit nicht geklärt ist, in welchem Maße induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) zu hES-Zellen identische Oberflächenmarker besitzen, ist die Erreichung der formulierten Forschungsziele auch unter Verwendung dieser Zellen nach derzeitigem Kenntnisstand nicht möglich.

Stand: 20.07.2012

Ge­sund­heits­mo­ni­to­ring

In­fek­ti­ons­schutz

Forschung

Kom­mis­sio­nen

Ser­vice

Das Robert Koch-Institut ist ein Bundesinstitut im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Gesundheit

© Robert Koch-Institut

Alle Rechte vorbehalten, soweit nicht ausdrücklich anders vermerkt.