7. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

1. Genehmigungsinhaber(in)

Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC), Berlin

2. Zell-Linien

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

• H1 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
• I3 (Technion-Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)

Im Rahmen der Erweiterung der Genehmigung vom 09.05.2007 wurden zur Durchführung der unten benannten Forschungsarbeiten die Einfuhr und Verwendung humaner embryonaler Stammzellen folgender weiterer Linien genehmigt:

• SA001 (Cellartis AB, Göteborg, Schweden)
• 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 „Vergleichende Untersuchung des organotypischen Integrationspotentials von Hepatozyten aus humanen embryonalen und adulten Stammzellen im Mausmodell“ wurden die Einfuhr und Verwendung der oben genannten humanen embryonalen Stammzell-Linien genehmigt.

Das Forschungsprojekt gliedert sich in zwei Teilprojekte.

Im ersten Teilprojekt soll die Differenzierung humaner embryonaler Stammzellen (hES-Zellen) zu Hepatozyten in Anlehnung an bereits publizierte In-vitro-Protokolle optimiert werden. Die im Differenzierunsprozess entstehenden Zellgemische sollen hinsichtlich der Entstehung leberspezifischer Zelltypen untersucht und Hepatozyten mit Hilfe einer vorher erfolgten genetischen Markierung angereichert sowie biochemisch und funktionell in vitro charakterisiert werden.

Im zweiten Teilprojekt soll die Integrations- und Regenerationsfähigkeit der aus hES-Zellen differenzierten Hepatozyten im Mausmodell untersucht werden. Die Zellen werden in entweder in die zuvor durch Chloroform geschädigte Maus-Leber transplantiert oder intravenös in Mäuse injiziert. Die Migration und Integration der menschlichen Hepatozyten sowie die funktionellen und biochemischen Eigenschaften dieser Zellen sollen dann analysiert werden. Ferner soll das tumorigene Potential der humanen Hepatozyten nach Transfer in die Maus untersucht werden.

In beiden Projektteilen sollen die Eigenschaften der aus hES-Zellen abgeleiteten Hepatozyten mit den Eigenschaften von Leberzellen verglichen werden, die aus humanem Nabelschnurblut differenziert wurden.

Bei dem Forschungsvorhaben wird mit einer voraussichtlichen Dauer von 5 Jahren gerechnet.

4. Hochrangigkeit der Forschungsziele

Entsprechend den im Antragsverfahren erbrachten wissenschaftlich begründeten Darlegungen dienen die genehmigten Forschungsarbeiten an hES-Zellen nach übereinstimmender Auffassung der Zentralen Ethik-Kommission für Stammzellenforschung (ZES) und des RKI hochrangigen Forschungszielen für den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn im Rahmen der Grundlagenforschung.

Für diese Beurteilung sind folgende Gründe maßgeblich:

Kenntnisse über die Bedingungen für die Differenzierung in Hepatozyten und der Ko-Differenzierung in andere Zelltypen der Leber sind von hoher Relevanz für das Verständnis von Zellspezifizierung und Organbildung. Es werden Erkenntnisse über Faktoren erwartet, die bei der Differenzierung zu Hepatozyten eine Rolle spielen. Die Analyse der Zusammensetzung von Zellgemischen kann darüber hinaus Aufschlüsse über experimentelle Bedingungen geben, unter denen verschiedene Leberzelltypen entstehen und welche Faktoren die Reifung fötaler Hepatozyten zu terminal differenzierten Hepatozyten beeinflussen.

Das Verhalten von humanen, aus hES-Zellen abgeleiteten Hepatozyten nach ihrer Transplantation in lebergeschädigte Mäuse und die anschließende histologische, funktionelle und biochemische Charakterisierung der Zellen kann wichtige Erkenntnisse über Mechanismen der Leberregeneration und Gewebebildung liefern. Weiterhin werden Erkenntnisse darüber erwartet, inwieweit sich humane, aus hES-Zellen abgeleitete Hepatozyten für eine therapeutische Leberregeneration eignen könnten. Schließlich ist der geplante experimentelle Vergleich von Hepatozyten, die aus hES-Zellen gewonnen wurden, mit solchen, die aus Zellen des humanen Nabelschnurblutes hergstellt werden, für das Auffinden von Gemeinsamkeiten und Unterschieden der Bedingungen für die Entstehung von Hepatozyten, für die Bestimmung der Entwicklungspotentiale embryonaler und adulter Stammzellen und potentiell auch für therapeutische Verfahren zur Anwendung am Menschen bedeutsam.

Beide Projektteile sind plausibel dargelegt, die geplante Vorgehensweise ist wissenschaftlich begründet und orientiert sich am gegenwärtigen Wissensstand.

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

Die Differenzierung von murinen embryonalen Stammzellen (mES-Zellen) zu Hepatozyten ist bereits mehrfach unter Darlegung entsprechender Protokolle publiziert worden. Die experimentelle Strategie für die vorgesehene Sortierung und Anreicherung humaner Hepatozyten wurde bereits von einer anderen Gruppe an hES-Zellen erfolgreich vorgenommen und ist publiziert.

Die Methoden zur genetischen Veränderung von hES-Zellen, die im genehmigten Projekt zur Anwendung kommen sollen, sind ebenfalls publiziert. Die Fähigkeit von aus mES-Zellen stammenden Hepatozyten, die Mausleber zu besiedeln, wurde bereits gezeigt. Die Tatsache, dass humane primäre Hepatozyten ebenfalls in der Lage sind, in die geschädigte Mausleber zu integrieren, ist bekannt. Die Methoden zur Transplantation/Infusion der Hepatozyten sowie zur Charakterisierung der mit humanen Hepatozyten repopulierten/regenerierten Mausleber sind im Labor des Genehmigungsinhabers etabliert und durch Veröffentlichungen belegt.

Die Bedingungen für eine optimale In-vitro-Entwicklung von hES-Zellen zu Hepatozyten und die Bedingungen ihrer Anreicherung können letztlich nur auf dem Weg über die Arbeit mit hES-Zellen selbst geklärt werden. Der Nachweis der Fähigkeit von aus mES-Zellen gewonnenen Hepatozyten, in die regenerierende Mausleber zu integrieren, ist im Rahmen der geforderten Vorklärung zwar Voraussetzung für die Durchführung des geplanten Projektes, lässt aber nur bedingt Schlüsse auf adäquate Fähigkeiten von in vitro differenzierten humanen Hepatozyten zu.

Die Identität der für die Regeneration der postnatalen Leber verantwortlichen Zellen ist derzeit ungeklärt. Ebenso ist der Entstehungsmechanismus der aus adulten Stammzellen abgeleiteten, in der Leber vorkommenden Zellen unklar. Eine Verwendung humaner fötaler Leberzellen (Hepatoblasten) ist im beantragten Projekt nicht möglich. Hinsichtlich des Forschungsziels, frühe Prozesse bei der Bildung von Entoderm und der aus ihm abgeleiteten Leber zu verstehen, sind fötale und adulte Leberzellen ungeeignet, da sie die zu untersuchenden Entwicklungsstadien bereits zumindest teilweise durchlaufen haben. Die geplanten Untersuchungen der Eigenschaften von in vitro differenzierten humanen Hepatozyten können nicht durch Verwendung adulter humaner Hepatozyten aus Primärmaterial geklärt werden. Das Forschungsvorhaben bezweckt gerade, die Unterschiede und Gemeinsamkeiten der Eigenschaften von Hepatozyten beider Quellen zu analysieren. Es ist offen, inwieweit aus hES-Zellen in vitro differenzierte Hepatozyten mit aus der menschlichen Leber isolierten (primären adulten) Hepatozyten identische Eigenschaften haben. Weiterhin können bestimmte In-vivo-Eigenschaften hES-Zell-abgeleiteter Hepatozyten, wie beispielsweise das Potential zur Tumorbildung, nicht an primären Leberzellen bestimmt werden.

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