34. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

1. Genehmigungsinhaber(in)

Frau Dr. Anja Moldenhauer (bis Mai 2012 Institut für Transfusionsmedizin, Charité Berlin, seit Juni 2012 Institut für Hämostaseologie und Transfusionsmedizin am Klinikum Ludwigshafen)

2. Zell-Linien

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

• H1 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)
• H9 (Wicell Research Institute, Madison, WI, USA)

Im Rahmen der Erweiterung der Genehmigung vom 08.05.2009 wurden zur Durchführung der unten benannten Forschungsarbeiten die Einfuhr und Verwendung humaner embryonaler Stammzellen folgender weiterer Linien genehmigt:

• HS181 (Karolinska-Institute, Stockholm, Schweden)
• HS401 (Karolinska-Institute, Stockholm, 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

Der Import und die Verwendung der oben genannten humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) wurden für ein Projekt genehmigt, das die gezielte Differenzierung von hES-Zellen zu bestimmten Zellen des Blutes (sog. hämatopoetischen Zellen, hier insbesondere Erythrozyten und Thrombozyten) zum Ziel hat. Dabei ist zunächst die Differenzierung von hES-Zellen zu hämatopoetischen Vorläuferzellen (HVZ) vorgesehen, die dann in reife Erythrozyten und Thrombozyten (Megakaryozyten) weiterentwickelt werden sollen. Die Differenzierung soll nach verschiedenen Protokollen erfolgen, die im Laufe des Projektes weiterentwickelt und für den jeweiligen humanen Zelltyp optimiert werden sollen. Die Eigenschaften der differenzierten Blutzellen sollen in vitro untersucht und ihre Funktionalität in verschiedenen Tiermodellen getestet werden. Ferner ist geplant, die Transkriptome verschieden weit differenzierter hämatopoetischer Zellen zu untersuchen, woraus gegebenenfalls Rückschlüsse auf Faktoren gezogen werden können, die bei der hämatopoetischen Reifung eine Rolle spielen. Insgesamt besteht das Ziel des Vorhabens also darin, ein verbessertes Verständnis für jene Vorgänge zu erlangen, die bei den genannten Differenzierungsprozessen ablaufen sowie auf dieser Grundlage zuverlässige und reproduzierbare Protokolle für die In-vitro-Differenzierung von hES-Zellen in Zellen der erythroiden und thrombozytären Linie zu etablieren. Die Untersuchungen sollen im Vergleich mit aus Stammzellen des Nabelschnurblutes gewonnenen hämatopoetischen Zellen erfolgen.

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 für den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn im Rahmen der Grundlagenforschung. Für diese Beurteilung sind folgende Gründe maßgeblich:

Gegenwärtig sind die genauen Eigenschaften jener hämatopoetischen Vorläuferzelltypen, die sich aus hES-Zellen entwickeln, nicht ausreichend geklärt. In derLiteratur gibt es plausible Belege für die Hypothese, dass bei der Differenzierung zu Blutzellen und Endothelzellen sogenannte Hämangioblasten, gemeinsame Vorläufer hämatopoetischer und endothelialer Stammzellen, entstehen. Ziel des Vorhabens ist es unter anderem, durch geeignete Methoden (z.B. Charakterisierung und Sortierung früher Vorläuferzellen bezüglich verschiedener Marker) Verfahren zu entwickeln, die eine gerichtete In-vitro-Differenzierung von hES-Zellen zu Vorläuferzellen für Blutzellen erlauben, wobei sich aus dem Hämangioblasten entwickelnden Endothel-Vorläuferzellen ausgeschlossen werden sollen. Dies könnte auch dazu beitragen, die Segregation von hämatopoetischer und endothelialer Differenzierung beim Menschen besser zu verstehen. Durch die geplante molekulargenetische Analyse des Transkriptoms von Zellen verschiedener Differenzierungsstadien könnten sich ferner Erkenntnisse darüber ergeben, welche molekularen Marker für verschieden weit entwickelte, spezielle Vorläuferzell-Populationen des Blutes charakteristisch sind. Auf Grundlage solcher Erkenntnisse könnten dann verbesserte Protokolle für die In-vitro-Differenzierung von hES-Zellen zu Zellen des Blutes entwickelt werden, die auch für die Differenzierung anderer Stammzelltypen zu Blutzellen relevant sein könnten.

Während die In-vitro-Differenzierung embryonaler Stammzellen von Mäusen und Primaten zu reifen Erythrozyten bereits gelungen ist, waren entsprechende Experimente mit hES-Zellen bislang nicht erfolgreich. Die geplante Differenzierung von HVZ zu reifen Blutzellen, die auch unter Nutzung neuartiger experimenteller Ansätze erfolgen soll, soll die Frage klären, welche experimentellen Ansätze tatsächlich zu reifen, funktionalen Blutellen führen können. Es wird erwartet, dass insbesondere die beabsichtigte Analyse des Transkriptoms sich aus HVZ differenzierender Blutzellen einen Erkenntnisgewinn über die molekularen Grundlagen der Differenzierung von HVZ zu reifen Blutzellen beim Menschen erbringt.

Es ist derzeit ist nicht bekannt, zu welchem Zeitpunkt der fötalen Hämatopoese die Bildung der Blutgruppen erfolgt. Die Blutgruppen der Blutzellen, die aus Stammzellen des Nabelschnurblutes oder des Knochenmarks entstehen können, sind dagegen bereits determiniert. Im beantragten Projekt soll daher die wesentliche Fragestellung untersucht werden, zu welchem Zeitpunkt der Differenzierung von hES-Zellen zu HVZ die Ausprägung von Blutgruppen erfolgt.

Die geplanten Untersuchungen zur Differenzierung hES-Zellen sollen zum großen Teil im Vergleich mit Stammzellen aus dem Nabelschnurblut durchgeführt werden. Dies betrifft beispielsweise die Transkriptomanalysen zur Bestimmung der Expressionsprofile zu verschiedenen Zeitpunkten der Differenzierung, aber auch die Anwendbarkeit bestimmter Differenzierungsprotokolle auf beide Zelltypen. Daraus können sich beispielsweise Erkenntnisse über Faktoren ergeben, die die In-vitro-Differenzierung beider Stammzelltypen in die hämatopoetischen Linien beeinflussen. Aus dem Vergleich sollen Erkenntnisse über Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den Differenzierungsprozessen sowie zwischen den Eigenschaften der aus beiden Stammzelltypen differenzierten Vorläuferzellen und reifen Blutzellen gewonnen werden.

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 der Übergang zur Nutzung humaner ES-Zellen folglich gerechtfertigt ist.

Die Differenzierung von murinen ES-Zellen zu den hier interessierenden Zellen des hämatopoetischen Systems ist in der Vergangenheit umfangreich und erfolgreich untersucht worden. Über die – bisher nur bis zu bestimmten Entwicklungsstadien erfolgreichen – Differenzierung humaner ES-Zellen zu Erythrozyten und Thrombozyten (Megakaryozyten) unter Nutzung verschiedener Protokolle ist in der Literatur mehrfach und unter Angabe verschiedener Protokolle berichtet worden. Die zur Anwendung kommenden Verfahren und Methoden wurden unter Nutzung anderer Zellen als humaner ES-Zellen in der Vergangenheit etabliert und beschrieben.

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

Die Prozesse der hämatopoetischen Differenzierung verschiedener Spezies, beispielsweise von Maus und Mensch, unterscheiden sich deutlich voneinander, so dass die Klärung der im Projekt aufgeworfenen Fragestellungen die Nutzung humaner Zellen erfordert. So konnten beispielsweise erythrozytäre Vorläuferzellen, die zur Ausreifung funktioneller, kernloser Erythrozyten in der Lage waren, aus ES-Zellen von Mäusen hergestellt werden. Auch ES-Zellen aus Primaten konnten zu für ß-Globin positiven Erythroblasten differenziert werden. Entsprechende Protokolle führten bei Anwendung auf hES-Zellen jedoch nicht zu reifen (ß-Globin-haltigen) Blutzellen. Offenbar lassen sich die an ES-Zellen der Maus oder von Primaten gewonnenen Erkenntnisse über die Differenzierung in die hier interessierenden Blutzellen nur eingeschränkt auf humane ES-Zellen übertragen.

Die hier geplante Untersuchung früher Prozesse der Differenzierung zu multipotenten hämatopoetischen Vorläuferzellen und die Bestimmung der daran beteiligten Moleküle und Signalwege erfordert die Verwendung von Zellen eines sehr frühen Zelltyps. Dies sind nach gegenwärtigem Kenntnisstand allein embryonale Stammzellen. Andere Stammzelltypen, wie beispielsweise adulte hämatopoetische Stammzellen aus dem Knochenmark oder aus peripherem Blut, aber auch Zellen aus Nabelschnurblut, sind für die Klärung der Fragestellungen des Projektes nicht nutzbar, da sie bereits determiniert und die Blutgruppen beispielsweise festgelegt sind. Auch fötale Stammzellen sind für die Untersuchung der Fragestellungen des Vorhabens nicht geeignet. Neben den oben genannten Problemen bestünde hier zusätzlich das Problem des unterschiedlichen Entwicklungsgrades dieser Zellen je nach dem Zeitpunkt ihrer Gewinnung.

Für humane induzierte pluripotente Stammzellen des Menschen (iPS-Zellen) ist die Eignung für die Erreichung der formulierten Forschungsziele derzeit wissenschaftlich nicht belegt. Es ist gegenwärtig beispielsweise nicht geklärt, ob diese Zellen bezüglich ihres Differenzierungspotentials in Zellen des hämatopoetischen Systems mit hES-Zellen vergleichbar sind, so dass auch im Hinblick auf den derzeitigen Kenntnisstand über iPS-Zellen die Verwendung von hES-Zellen zur Erreichung der Projektziele erforderlich bleibt.

nach oben