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69. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

Erteilt am 06.10.2011.

1. Genehmigungsinhaber(in)

CellGenix GmbH, Freiburg

2. Zell-Linien

Die vorgesehenen Forschungsarbeiten erfolgen unter Verwendung der folgenden humanen embryonalen Stammzell-Linien:

  • SA121 (Cellartis AB, Göteborg, Schweden)
  • SA181 (Cellartis AB, Göteborg, Schweden)
  • SA611 (Cellartis AB, Göteborg, Schweden)

Die Genehmigung gilt jeweils auch für die 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

Gegenstand der genehmigten Forschungsarbeiten unter Verwendung von humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) ist die Entwicklung von GMP-konformen Medien, Medienzusätzen und Wachstumsfaktoren für die Kultivierung großer Mengen an hES-Zellen sowie für deren Differenzierung in Hepatozyten. Dazu sollen die Komponenten derzeit für die hES-Zell-Kultivierung verwendeter Medien schrittweise gegen unter GMP-Bedingungen hergestellte Komponenten ausgetauscht und anschließend jeweils die Qualität der hES-Zellen hinsichtlich von Parametern wie Beibehaltung des undifferenzierten Phänotyps, der Vitalität und der genetischen Stabilität überprüft werden. Anschließend sollen die hES-Zellen unter Verwendung publizierter und ggf. optimierter Protokolle in Richtung menschlicher Hepatozyten differenziert werden, wobei die dafür benötigten Wachstumsfaktoren (beispielsweise Activin A, BMP-4 und Oncostatin M) ebenfalls schrittweise gegen die entsprechenden GMP-konformen Substanzen ausgetaucht werden sollen. Die während der hepatischen Differenzierung auftretenden Zellstadien sollen hinsichtlich der Expression von für Hepatozytenvorläufer typischen Genen charakterisiert und die erwarteten reifen menschlichen Hepatozyten im Hinblick auf ihre metabolischen Funktionen untersucht werden.

4. Hochrangigkeit der Forschungsziele

Entsprechend der im Antragsverfahren erbrachten wissenschaftlich begründeten Darlegung dienen die genehmigten Forschungsarbeiten an hES-Zellen nach übereinstimmender Auffassung der Zentralen Ethik-Kommission für Stammzellenforschung (ZES) und des RKI hochrangigen Forschungszielen zur Erweiterung von Kenntnissen bei der Entwicklung diagnostischer, präventiver oder therapeutischer Verfahren zur Anwendung beim Menschen. Für diese Beurteilung sind folgende Gründe maßgeblich:

Die Durchführung der genehmigten Forschungsarbeiten soll im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten Projektes „Innovative Strategien zur Generierung humaner Leberparenchymzellen (Hepatozyten) für die Behandlung von Stoffwechselerkrankungen der Leber: Werkzeuge für eine personalisierte Zelltherapie, InnovaLiv“ erfolgen. Ziel des Gesamtprojektes ist die Bereitstellung von humanen Hepatozyten in für Gewebeersatztherapien der Leber erforderlichen Mengen sowie in GMP-Qualität. Angesichts des einerseits hohen Bedarfes und der andererseits geringen Verfügbarkeit von Spenderlebern stellt die Hepatozytentransplantation derzeit eine erfolgversprechende Alternative zur Lebertransplantation dar. Allerdings erfordert auch die Hepatozytentransplantation große Mengen an (isolierten) menschlichen Hepatozyten, wie sie häufig nicht zur Verfügung stehen.

Neben der Verfügbarkeit ausreichender Mengen transplantierbarer Hepatozyten ist eine Voraussetzung für die künftige klinische Anwendung dieser Zellen, dass diese auch nach GMP-Standards hergestellt worden sind und den Anforderungen an die biologische Sicherheit eines Zelltherapeutikums genügen. Obwohl die konkreten Voraussetzungen für die Zulassung von auf hES-Zellen oder anderen pluripotenten Zellen basierenden Zelltherapeutika noch nicht umfassend definiert sind, steht außer Frage, dass die Herstellung von zur Transplantation vorgesehenen Hepatozyten aus hES-Zellen unter GMP-Bedingungen und nach GMP-Standards erfolgen muss. Die Herstellung von Zellmaterial nach GMP-Standards ist zum einen erforderlich, um die Reinheit und Biosicherheit der Zellen zu gewährleisten. Zum anderen ist die Herstellung von Zellen nach GMP-Standards Voraussetzung für eine hohe Reproduzierbarkeit der Eigenschaften dieser Zellen.

Die im genehmigten Forschungsvorhaben beabsichtigte Herstellung von Medien und Medienzusätzen sowie von Zytokinen, Wachstums- und Differenzierungsfaktoren in GMP-Qualität zielt ebenso wie die Kultivierung und hepatische Differenzierung von hES-Zellen unter GMP-Bedingungen auf die Bereitstellung GMP-konformer hES-Zellen und daraus differenzierter Hepatozyten für künftige klinische Anwendungen. Da mit Ausnahme von bFGF bislang noch kein Faktor, der für die Kultivierung bzw. für die hepatische Differenzierung von hES-Zellen benötigt wird, in GMP-Qualität verfügbar ist, stellt die Produktion und Testung derartiger Faktoren einen wesentlichen Schritt auf dem Weg zur klinischen Nutzung von hES-Zellen und deren Derivaten (hier:  Hepatozyten) dar. Die während des Forschungsvorhabens entwickelten Substrate und Protokolle für die Bereitstellung GMP-konformer hES-Zellen könnten aber künftig auch in anderen Feldern der klinischen Forschung zum Einsatz kommen. So ist geplant, die für die Kultivierung und hepatische Differenzierung von hES-Zellen entwickelten Medien und Wachstumsfaktoren auch für die Etablierung und Kultivierung patientenspezifischer, GMP-konformer hiPS-Zellen und deren hepatische Differenzierung zu nutzen. Hierbei geht es vor allem um die Entwicklung von Strategien für die Korrektur genetischer Defekte in hiPS-Zellen, die aus Patienten mit erblichen Erkrankungen der Leber gewonnen worden sind. Bevor das therapeutische Potential solcher Zellen getestet werden kann, müssten diese aber, um den Kriterien für eine klinische Verwendung entsprechen zu können, ebenfalls unter GMP-Bedingungen hergestellt und differenziert werden. Insofern können die im Vorhaben erzielten Ergebnisse auch zur Schaffung der Voraussetzungen für eine künftige klinische Anwendung von hiPS-Zellen beitragen.

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 in allen wesentlichen Punkten ausreichend vorgeklärt und die Nutzung humaner ES-Zellen gerechtfertigt ist.

Protokolle zur feeder cell-freien Kultivierung von hES-Zellen in serumfreien und synthetischen Medien sind bereits etabliert und in der Literatur beschrieben worden. Verschiedene Methoden zur hepatischen Differenzierung von humanen ES-Zellen, von denen zwei Vorgehensweisen im genehmigten Vorhaben zur Anwendung kommen und ggf. optimiert werden sollen, sind ebenfalls aus der Literatur bekannt. Die weitere Vorklärung dieser Aspekte des Vorhabens an anderen Zellen, beispielsweise murinen ES-Zellen, ist nicht erforderlich, da aufgrund der spezifischen Bedingungen für die Kultivierung und Differenzierung von ES-Zellen verschiedener Spezies hieraus voraussichtlich kein für das Erreichen der Forschungsziele relevanter neuer Erkenntnisgewinn zu erwarten wäre.

Die Wachstumsfaktoren, die für die Kultivierung und hepatische Differenzierung von hES-Zellen benötigt werden, sind ebenfalls bekannt und sollen im genehmigten Forschungsvorhaben nun in GMP-Qualität produziert und anschließend getestet werden. Hierbei geht es um die Beantwortung der Frage, ob durch die Nutzung der jeweils nach GMP-Standards produzierten Faktoren das Wachstum von humanen ES-Zellen sowie deren hepatische Differenzierung in für künftige klinische Anwendungen erforderlicher reproduzierbarer Qualität gewährleisten kann. Aufgrund der unterschiedlichen Erfordernisse von ES-Zellen verschiedener Spezies für ihr Wachstum und ihre Differenzierung sind die Kombinationen von (GMP-konformen) Wachstumsfaktoren, die für die Kultivierung und hepatische Differenzierung von humanen ES-Zellen optimiert werden sollen, hochspezifisch für diese Zellen, so dass hierzu keine sinnvolle Vorklärung in anderen Zellkultursystemen durchgeführt  werden kann.

Im Antragsverfahren wurde ferner dargelegt, dass sich der mit dem Forschungsvorhaben angestrebte Erkenntnisgewinn voraussichtlich nur unter Verwendung von hES-Zellen erreichen lässt.

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von GMP-konformen Medien, Medienzusätzen und Wachstumsfaktoren für die Kultivierung und hepatische Differenzierung von humanen ES-Zellen sowie die Etablierung entsprechender GMP-konformer Kultivierungs- und Differenzierungsprotokolle für  diese Zellen. Entsprechende Medien und Protokolle sollen künftig zur Kultivierung großer Mengen von humanen ES-Zellen sowie zur Produktion von humanen Hepatozyten für klinische Zwecke (also zur Anwendung beim Menschen) verwendet werden. Aus diesem Grund muss die Testung der Medien und Protokolle an menschlichen Zellen erfolgen. Aufgrund der spezifischen Anforderungen von hES-Zellen an ihre Kultivierungs- und Differenzierungsbedingungen können diese Medien, Medienzusätze und Wachstumsfaktoren ferner nur unter Nutzung von hES-Zellen selbst (nicht aber unter Nutzung anderer Zellen des Menschen, beispielsweise somatischer Stammzellen) hinsichtlich ihrer Eignung für die Kultivierung und Differenzierung von hES-Zellen überprüft werden.

Lediglich bei der Kultivierung und Differenzierung von hiPS-Zellen bestehen zu hES-Zellen vergleichbare Erfordernisse an Kulturmedien und Differenzierungsbedingungen. Allerdings können hiPS-Zellen derzeit nicht ohne weiteres zur Entwicklung und Optimierung von Medien für die Kultivierung und Differenzierung von hES-Zellen genutzt werden, und es ist derzeit offen, ob sich die Ergebnisse der Entwicklung und Optimierung von Medien unter Nutzung von hiPS-Zellen ohne weiteres auf hES-Zellen übertragen ließen. Beispielsweise ist ein wesentliches Kriterium für die Eignung des im Vorhaben zu entwickelnden Expansionsmediums die genetische Stabilität der Zellen nach Kultivierung in diesem Medium. Hier gibt es aber offenbar Unterschiede in der Art der genetischen Veränderungen, die hES- und hiPS-Zellen während längerer Kulturzeiten akkumulieren, so dass im Hinblick auf das Kriterium der genetischen Stabilität aus der Eignung eines Medium für einen Zelltyp nicht ohne weiteres auf dessen Nutzbarkeit für den anderen Zelltyp geschlossen werden kann. Insofern ist bereits aus diesem Grund die Verwendung von hES-Zellen erforderlich. Überdies bestehen erhebliche klonale Unterschiede in den Eigenschaften pluripotenter Stammzellen. Da im genehmigten Forschungsvorhaben zudem geeignete Expansions- und Differenzierungsmedien entwickelt werden sollen, die für möglichst viele pluripotente Stammzell-Linien geeignet sein sollen, ist die Testung der Medien an einer großen Bandbreite humaner pluripotenter Stammzellen notwendig und kann nicht unter ausschließlicher Nutzung von hiPS-Zellen erfolgen.

Stand: 06.10.2011

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