23. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

1. Genehmigungsinhaber(in)

Universitätsklinikum Bonn (Institut für Rekonstruktive Neurobiologie)

2. Zell-Linien

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

• H9 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
• I3 (Technion-Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)

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, dessen Gegenstand die Herstellung von humanen Mikrogliazellen aus humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) mit dem Ziel der Analyse von human-spezifischen Molekülen ist, wurde die Verwendung der oben genannten hES-Zellen genehmigt. Im Rahmen des genehmigten Vorhabens sollen hES-Zellen zu myeloiden Vorläuferzellen differenziert und aus diesen Mikrogliazellen gewonnen werden. Die mikroglialen Zellen sollen dann zellbiologisch charakterisiert und bezüglich ihrer Fähigkeit untersucht werden, sich in organotypische Schnittkulturen des Maus-Hippocampus zu integrieren. Im Anschluss soll das human-spezifische Molekül Siglec-11, das vor allem in mikroglialen Zellen produziert wird, hinsichtlich seiner Funktion untersucht werden. Dabei soll die Charakterisierung von Signalwegen, an denen Siglec-11 beteiligt ist, und seine Wirkung auf die Produktion von Entzündungs-Mediatoren in Mikroglia-Zellen im Mittelpunkt stehen.

4. Hochrangigkeit der Forschungsziele

Entsprechend der 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 Robert Koch-Instituts (RKI) hochrangigen Forschungszielen für den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn in der Grundlagenforschung. Dafür sind folgende Gründe maßgeblich:

Ein erstes Ziel der genehmigten Arbeiten ist die Etablierung eines Protokolls für die Differenzierung von hES-Zellen zu mikroglialen Zellen. Dieser Projektteil lässt Erkenntnisse darüber erwarten, ob und unter welchen Bedingungen die mikrogliale Differenzierung von hES-Zellen erfolgreich durchgeführt werden kann und ob die differenzierten mikroglialen Zellen in der Lage sind, sich in einen Gewebeverband zu integrieren. Im Falle eines erfolgreichen Abschlusses dieses Projektteils stünde erstmals ein Protokoll für die Differenzierung von Mikroglia-Zellen aus hES-Zellen zur Verfügung und – im Hinblick auf die weitere Fragestellung des Projektes – eine genügend große Zahl von humanen mikroglialen Zellen für die Untersuchung der Funktion von Siglec-11.

Ein wesentliches Forschungsziel des genehmigten Vorhabens besteht in der Analyse des human-spezifischen Moleküls Siglec-11 in humaner Mikroglia. In der Literatur veröffentlichte Befunde und Vorversuche des Genehmigungsinhabers lassen den Schluss zu, dass Siglec-11 wesentliche immunmodulatorische Funktionen im Gehirn haben könnte. Dies soll durch funktionelle Analyse von Siglec-11 weiter untersucht werden, wobei insbesondere die immunmodulatorischen Wirkungen von Siglec-11 (z.B. Produktion von immunologisch relevanten Molekülen infolge Siglec-11-Aktivierung) und die daran beteiligte Signalwege analysiert werden sollen. Angesichts der Tatsache, dass degenerative und entzündliche Erkrankungen des Nervensystems eng mit Entzündungsmediatoren der Mikroglia assoziiert sind, könnten die erwarteten Erkenntnisse zur grundlegenden Biologie von Siglec-11 und seinem vermutlich entzündungshemmenden Potential auch Einblicke in molekulare Ursachen der genannten Krankheiten geben.

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

Im Antragsverfahren wurde dargelegt, dass die geplanten Arbeiten soweit wie möglich an anderen als hES-Zellen vorgeklärt worden sind. Die Differenzierung muriner embryonaler Stammzellen (mES-Zellen) zu Mikroglia wurde, u.a. vom Genehmigungsinhaber selbst, erfolgreich durchgeführt, was mit Daten aus der Literatur sowie eigenen unveröffentlichten Ergebnissen belegt wurde. Im Rahmen seiner eigenen Untersuchungen hat der Genehmigungsinhaber insbesondere die Identität der von aus mES-Zellen differenzierten mikroglialen Zellen mittels immunhistochemischer und durchflusszytometrischer Methoden nachgewiesen, die auch bei der Untersuchung der aus hES-Zellen differenzierten Mikroglia zum Einsatz kommen sollen. Ferner wurde die Migration der aus mES-Zellen gewonnenen Mikrogliazellen in das Zentralnervensystem der Maus gezeigt. Es wurde dargelegt, dass es sich bei Siglec-11 nach gegenwärtigem Kenntnisstand um ein humanspezifisches Molekül handelt, das selbst im Gehirn von dem Menschen nahe verwandten Primatenarten nicht oder nicht als funktionelles Protein produziert wird. Aus diesem Grund sind die sonst üblichen Voruntersuchungen unter Nutzung tierischer Zellen, insbesondere unter Verwendung von mES-Zelen, hier nicht zielführend. Untersuchungen zu autologem Siglec-11 sind letztlich nur an humanen Zellen möglich. Im Antragsverfahren wurden in diesem Zusammenhang Daten zur Expression einer bestimmten splicing-Variante von Siglec-11 in humanem Hirngewebe vorgelegt. Ferner wurde gezeigt, dass die (heterologe) Expression von humanem Siglec-11 in murinen mikroglialen Zellen die erwarteten immunmodulatorischen Effekte hatte, die im Detail analysiert und im Antragsverfahren dargelegt wurden.

Siglec-11 ist offenbar ein human-spezifisches Molekül, das insbesondere in humaner Mikroglia vorkommt. Es ist im Zentralnervensystem von dem Menschen nahe verwandten Primaten-Arten nicht oder nur in geringem Maße nachweisbar und existiert in der Maus nicht. Insofern sind Untersuchungen zur Biologie von Siglec-11 nicht in tierischen Zellen, sondern nur unter Nutzung menschlicher Zellen möglich. Humane Mikroglia aus Primärmaterial ist für die geplanten molekularbiologischen Untersuchungen in ausreichend großen Mengen unter in der Praxis realistischen Bedingungen nicht verfügbar. Ferner existiert gegenwärtig keine humane mikrogliale Zell-Linie, die für die geplanten Untersuchungen zum Einsatz kommen könnte. Spezielle mikrogliale Vorläuferzellen sind bislang nicht identifiziert worden. Zwar gibt es in der Literatur verschiedene Hinweise darauf, dass Knochenmark-Zellen in vivo zu Mikroglia differenzieren können, jedoch sind die dieser Beobachtung zugrunde liegenden Mechanismen und Erfordernisse nicht untersucht. In der Literatur gibt es überdies keine Arbeiten, in denen die In-vitro-Differenzierung humaner myeloider Vorläuferzellen zu funktioneller Mikroglia beschrieben worden ist. Die Verwendung von hES-Zellen zur Bereitstellung der im Forschungsvorhaben benötigten mikroglialen humanen Zellen ist daher erforderlich.

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