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86. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

Erteilt am 28.11.2013. Genehmigung erweitert am 12.08.2014 und 27.06.2017 (siehe 2.).

1. Genehmigungsinhaberin

Technische Universität Dresden

2. Zell-Linien

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

  • H7 (WiCell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • H9 (WiCell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • Shef-3 (Sheffield University, Sheffield, Großbritannien)

Im Rahmen der Erweiterung bzw. Änderung der Genehmigung vom 12.08.2014 und 27.06.2017 wurden zur Durchführung der unten benannten Forschungsarbeiten die Verwendung humaner embryonaler Stammzellen folgender weiterer Linien genehmigt:

  • H1 (WiCell Research Institute, Madison, WI, USA)
  • HES-3 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)
  • hESBGN-01 (BresaGen, a Division of Novocell, Athens, GE, USA)
  • hESBGN-02 (BresaGen, a Division of Novocell, Athens, GE, USA)
  • hESBGN-03 (BresaGen, a Division of Novocell, Athens, GE, USA)
  • HS181 (Karolinska University Hospital, Stockholm, Schweden)
  • HS401 (Karolinska University Hospital, Stockholm, Schweden)
  • HS415 (Karolinska University Hospital, Stockholm, Schweden)
  • HUES8 (Harvard University, Cambridge, MA,USA)
  • I3 (Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)
  • I6 (Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)
  • Shef-6 (University of Sheffield, Sheffield, Großbritannien)
  • VUB07 (Vrije Universiteit Brussel, Brüssel, Belgien)

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-Linien.

3. Angaben zum Forschungsvorhaben

Gegenstand der hier genehmigten Forschungsarbeiten ist es, Methoden für die genetische Veränderung humaner pluripotenter Stammzellen mit dem Ziel zu entwickeln bzw. zu optimieren, geeignete Ausgangszellen für die Differenzierung in mesenchymale Stromazellen (MSCs) bereitzustellen. Dazu sollen zunächst vor allem auf bakteriellen artifiziellen Chromosomen (BAC) beruhende Verfahren für die homologe Rekombination in hES-Zellen weiterentwickelt werden. Diese Methoden sollen dann zum Einsatz kommen, um stabil genetisch veränderte hES-Zell-Linien für die effiziente mesodermale und mesenchymale Differenzierung herzustellen, insbesondere durch Transfer von Reportergenkassetten für die sog. lineage selection sowie durch Transfer von Genen für Transkriptionsfaktoren, deren (Über)Expression die Differenzierung pluripotenter Stammzellen in die genannten Linien induzieren bzw. verstärken kann. Ferner soll die Effizienz der homologen Rekombination in hES-Zellen, die sich in einem naiven pluripotenten Zustand (ground state of pluripotency) befinden, bestimmt und mit jener der Rekombination in geprägten hES-Zellen (primed hES cells) verglichen werden. Schließlich sollen die im Vorhaben entwickelten bzw. optimierten Methoden zur homologen Rekombination in hES-Zellen auf induzierte pluripotente Stammzellen übertragen werden.

4. Hochrangigkeit der Forschungsziele

Entsprechend der im Antragsverfahren erbrachten wissenschaftlich begründeten Darlegung dienen die genehmigten Forschungsarbeiten unter Verwendung von hES-Zellen nach übereinstimmender Auffassung der Zentralen Ethik-Kommission für Stammzellenforschung und des RKI hochrangigen Forschungszielen für den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn im Rahmen der Grundlagenforschung und können darüber hinaus zur Schaffung von Grundlagen für die Entwicklung neuer therapeutischer Verfahren zur Anwendung beim Menschen beitragen. Für diese Beurteilung sind folgende Gründe maßgeblich:

Die genehmigten Forschungsarbeiten sollen im Rahmen des EU-Projektes „Pluripotent Stem Cell Resources for Mesodermal Medicine“ (PluriMes) durchgeführt werden, dessen Ziel u. a. in der detaillierten Charakterisierung von aus humanen pluripotenten Stammzellen abgeleiteten Mesodermale Vorläuferzellen sowie der Bereitstellung von reproduzierbar und in für Zelltherapien ausreichenden Mengen gewinnbaren, genetisch stabilen und gut charakterisierten mesenchymalen Stromzellen besteht.

Obwohl Mesenchymale Stromazellen bereits heute in zahlreichen klinischen Studien eingesetzt werden, ist die Effizienz ihres klinischen Einsatzes uneinheitlich. Zudem liegen über die Eigenschaften der jeweils genutzten Zellen teils unzureichende Daten vor. Dies ist letztlich auch durch nur unzureichende Kenntnisse über den Ursprung der MSCs im Embryo, die Hierarchie von MSC-Vorläuferzellen und die Heterogenität von MSCs innerhalb eines Gewebes bedingt. Ziel des Forschungsprojektes, in dessen Rahmen die hier genehmigten Arbeiten durchgeführt werden, ist es, die Ontogenese von MSCs in vitro nachzuvollziehen, um dabei die molekulare Identität und das jeweilige biologische Potential verschiedener Klassen dieser Zellen im Laufe ihrer Entwicklung aus pluripotenten Stammzellen exakt bestimmen zu können. Die geplante schrittweise Gewinnung von MSCs aus pluripotenten Stammzellen, die Identifizierung und detaillierte Charakterisierung (Expressionsprofile, Oberflächenmarker, epigenetische Eigenschaften etc.) der dabei auftretenden mesodermalen/mesenchymalen (Vorläufer)Zellpopulationen und die dadurch mögliche Bestimmung von Zytokinen und Matrixbestandteilen, die die frühe mesodermale Differenzierung steuern, sollen zum einen Erkenntnisse über die molekularen Grundlagen von Differenzierungsentscheidungen in pluripotenten Stammzellen erbringen, zum anderen Einsichten in die Potentialität verschiedener mesodermaler und mesenchymaler (Vorläufer)Zelltypen gewähren. Im Rahmen der genehmigten Forschungsarbeiten sollen – durch Transfer von Reporter- und Markergenen sowie von Genen für spezifische Transkriptionsfaktoren – genetisch modifizierte hES-Zellen bereitgestellt werden, die zum einen eine effiziente Differenzierung in MSCs ermöglichen und zum anderen eine Anreicherung verschiedener mesenchymaler Stammzellpopulationen erlauben. Dies ist ein wesentlicher Beitrag zur Erreichung der o. g. Forschungsziele. Die Entwicklung effizienter Vorgehensweisen für die Differenzierung und Anreicherung mesodermaler/mesenchymaler Vorläuferzellpopulationen hat ferner Bedeutung für die künftige klinische Anwendung solcher Zellen, beispielsweise für die Behandlung derzeit unheilbarerer (genetisch bedingter) Myopathien.

Ein weiteres Ziel des Gesamtprojektes ist die Charakterisierung von verschiedenen Ausprägungsformen von Pluripotenz bei humanen pluripotenten Stammzellen und die Klärung der Frage, ob naive hES-Zellen ggf. ein besseres Ausgangsmaterial für die mesodermale/mesenchymale Differenzierung darstellen als herkömmliche, bereits geprägte hES-Zellen. Gegenwärtig verfügbare hES-Zellen befinden sich im geprägten Zustand, was vermutlich ursächlich für die zwischen verschiedenen Linien beobachteten Unterschiede und damit für die mangelnde Standardisierbarkeit von Bedingungen für die Kultivierung und Differenzierung dieser Zellen ist. Durch die Untersuchung des mesenchymalen Differenzierungspotentials von hES-Zellen, die sich im naiven Stadium der Pluripotenz befinden, soll u. a. die Frage geklärt werden, ob naive pluripotente Stammzellen ggf. ein besseres Ausgangsmaterial für die reproduzierbare Bereitstellung großer Mengen an MSCs sind als herkömmliche hESCs. In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, humane ES-Zellen mit geeigneten Reporter- und Markergenen auszustatten, auch um mögliche Unterschiede in der Zugänglichkeit naiver und geprägter hES-Zellen für genetische Veränderung aufzuklären. Aus der Übertragung der an hES-Zellen entwickelten Vorgehensweisen auf hiPS-Zellen werden sich zudem voraussichtlich neue Erkenntnisse über die Möglichkeiten genetischer Manipulation an hiPS-Zellen sowie über potentielle Unterschiede in ihrem mesodermalen/mesenchymalen Differenzierungsvermögen ergeben.

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.

Im Rahmen eines in der Vergangenheit in Deutschland durchgeführten Forschungsvorhabens unter Verwendung von hES-Zellen wurden bereits auf BAC-Vektoren basierende Methoden zum Gentransfer in hES-Zellen (weiter)entwickelt, wobei der Genehmigungsinhaber an der Durchführung der Arbeiten beteiligt war. Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten sind publiziert. Eine weitere Vorklärung bzw. Optimierung der Methoden des Gentransfers an anderen als menschlichen Zellen oder murinen ES-Zellen ist angesichts des Kenntnisstandes über BAC-vermittelten Gentransfer in hES-Zellen nicht notwendig. Sie ist darüber hinaus auch nicht sinnvoll, da sich verschiedene Zelltypen in ihrer Zugänglichkeit für genetische Manipulationen teils erheblich unterscheiden.

Die Differenzierung von murinen ES-Zellen in frühe mesodermale Vorläufer (beispielsweise Zellen des lateralen und paraxialen Mesoderms), deren Weiterentwicklung (beispielsweise in Satelliten-Zellen) sowie die Gewinnung mesenchymaler Stromazellen aus pluripotenten Stammzellen der Maus sind in der Literatur beschrieben. Desweiteren existiert eine umfangreiche Literatur zur Differenzierung mesenchymaler Stromazellen aus hES-Zellen, in der beispielsweise das myogene und osteogene Potential hES-Zell-abgeleiteter MSCs nachgewiesen wurde und auf denen die im Projekt PluriMes geplanten Forschungsarbeiten aufbauen.

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

Gegenstand des Forschungsvorhabens, in dessen Rahmen die genehmigten Arbeiten durchgeführt werden, ist es, definierte Populationen früher mesodermaler Vorläufer zu identifizieren, zu charakterisieren und anzureichern. Ziel ist die Bereitstellung gut charakterisierbarer und reproduzierbar herstellbarer Zellpopulationen, die mittelfristig als Quelle für therapeutische Anwendungen genutzt werden sollen. Dies schließt die Nutzung anderer als menschlicher Zellen für die Erreichung des Forschungsziels aus. Es ist zudem nicht bekannt, ob und inwieweit frühe mesodermale bzw. mesenchymale Stammzelltypen anderer Spezies mit jenen im Menschen identisch sind. Hinzu kommt, dass sich die gerade für die hier genehmigten Forschungsarbeiten bedeutsame Zugänglichkeit embryonaler Stammzellen für genetische Veränderungen zwischen Mensch und Maus stark unterscheidet.

Die angestrebten Forschungsziele können nach derzeitigem Kenntnisstand auch nicht unter Verwendung anderer als pluripotenter Stammzellen erreicht werden. Ein Ziel besteht darin, die Ontogenese mesenchymaler Stromazellen in vitro nachzuvollziehen und dabei insbesondere frühe mesodermale Vorläuferzellen, wie sie auch im menschlichen Embryo vorkommen, zu gewinnen, zu charakterisieren und anzureichern. Dies ist aber unter Nutzung von somatischen oder fötalen Stammzellen nicht möglich, da diese die hier interessierenden Differenzierungsstadien bereits durchlaufen haben. Ein weiteres Forschungsziel besteht in der Klärung der Frage, ob (naive) pluripotente Stammzellen des Menschen als Ausgangsmaterial für die Bereitstellung von MSCs für künftige therapeutische Anwendungen geeignet sind. Diese Frage ergibt sich gerade vor dem Hintergrund, dass (adulte) MSCs erhebliche Defizite bezüglich ihrer Kultivierbarkeit über viele Passagen aufweisen, daher in für viele therapeutische Anwendungen erforderlichen Mengen nicht hergestellt werden können, in der Kultur Anzeichen von Seneszenz aufweisen und – aufgrund der verschiedenen genetischen Hintergründe und individuellen Biographien der Spender sowie der variierenden Zusammensetzung der MSC-Populationen – nicht in ausreichend reproduzierbarer Qualität bereitgestellt werden können.

Auch mit einer ausschließlichen Verwendung von hiPS-Zellen können nach derzeitigem Kenntnisstand die Forschungsziele nicht erreicht werden. Zwar wurde bereits in einigen publizierten Arbeiten die grundsätzliche Fähigkeit humaner iPS-Zellen zur Differenzierung in mesenchymale Zellen und deren Derivate gezeigt; spezifische Subpopulationen mesodermaler und mesenchymaler Stromazellen sind aber auch in hiPS-Zell-abgeleiteten Zellen bislang nicht beschrieben worden. Zudem ist fraglich, ob hiPS-Zellen aufgrund ihres epigenetischen Gedächtnisses und möglicher (in den somatischen Ausgangszellen bereits vorhandener bzw. im Reprogrammierungsprozess erworbener) genetischer Veränderungen in gleicher Weise wie hESCs zur Differenzierung in MSCs in der Lage sind. Ferner sollen die Arbeiten teils im Vergleich zwischen hES- und hiPS-Zellen durchgeführt werden, was die Nutzung von hES-Zellen ebenfalls erforderlich macht.

Stand: 27.06.2017

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