94. Genehmigung nach dem Stammzellgesetz

1. Genehmigungsinhaberin

Miltenyi Biotec GmbH, Bergisch Gladbach

2. Zell-Linien

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

• H1 (WiCell Research Institute, Madison, WI, USA)
• H7 (WiCell Research Institute, Madison, WI, USA)
• H9 (WiCell Research Institute, Madison, WI, USA)
• HES-1 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)
• HES-2 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)
• HES-3 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)
• HES-4 (ES Cell International Pte Ltd, Singapur)
• HS181 (Karolinska-Institut, Stockholm, Schweden)
• HS401 (Karolinska-Institut, Stockholm, Schweden)
• HS415 (Karolinska-Institut, Stockholm, Schweden)
• HUES2 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
• HUES3 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
• HUES4 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
• HUES6 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
• HUES8 (Harvard University, Cambridge, MA, USA)
• I3 (Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)
• I4 (Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)
• I6 (Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)
• NCL-3 (Newcastle Fertility Centre, Newcastle upon Tyne, Großbritanninen)
• NCL-4 (Newcastle Fertility Centre, Newcastle upon Tyne, Großbritanninen)
• SA001 (Cellartis AB, Gäteborg, Schweden)
• SA002 (Cellartis AB, Gäteborg, Schweden)
• SA121 (Cellartis AB, Gäteborg, Schweden)
• Shef-3 (University of Sheffield, Großbritannien)

Die Genehmigung gilt auch für die Einfuhr und 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 genehmigten Forschungsarbeiten ist die Entwicklung standardisierter Bedingungen, unter denen humane embryonale Stammzellen (hES-Zellen) kultiviert und reproduzierbar in definierte Zelltypen differenziert werden können. Dazu sollen zunächst Medien und Methoden zur effizienten Expansion von hES-Zellen unter 2D- und 3D-Bedingungen optimiert und dann – auf der Grundlage bereits publizierter Verfahren – die Bedingungen für die Differenzierung in klinisch relevante Zelltypen weiterentwickelt und optimiert sowie geeignete Differenzierungsmedien entwickelt werden. Dabei sollen u.a. Verfahren zur Gewinnung von dopaminergen Neuronen, Motoneuronen, retinalen Pigmentepithelzellen, hepatischen und pankreatischen Zellen sowie deren Vorläufern und verschiedenen Typen kardiovaskulärer Zellen entwickelt werden. Ferner sollen Verfahren zur An- bzw. Abreicherung spezifischer Zelltypen, beispielsweise unter Nutzung geeigneter (bereits bekannter oder ggf. zu identifizierender) Oberflächenmarker, etabliert werden. Schließlich sollen die im Vorhaben entwickelten Vorgehensweisen für die Kultivierung, Differenzierung und Anreicherung von hES-Zellen und ihren Derivaten nach Möglichkeit automatisiert und auf geschlossene Systeme (z. B. Bioreaktoren) übertragen und ggf. Verfahren der guten Herstellungspraxis (GMP) etabliert werden. Die gewonnenen Zelltypen sollen ferner in vitro und teils nach Transplantation in Tiermodelle umfassend charakterisiert werden. Alle Forschungsarbeiten sollen auch vergleichend unter Nutzung von hES-Zellen und humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPS-Zellen) durchgeführt 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 vornehmlich hochrangigen Forschungszielen für die Erweiterung medizinischer Kenntnisse bei der Entwicklung therapeutischer Verfahren zur Anwendung beim Menschen. Für diese Beurteilung sind folgende Gründe maßgeblich:

Die Verfügbarkeit gut definierter, reproduzierbar und in großen Mengen gewinnbarer sowie möglichst reiner Zellpopulationen ist Voraussetzung für eine künftige Nutzung von Derivaten pluripotenter Stammzellen in der Gewebeersatztherapie. Für die zehn klinischen Studien, die weltweit gegenwärtig unter Verwendung von aus hES-Zellen begleiteten Zellen erfolgen, sind vergleichsweise kleine Zellmengen ausreichend, da diese Studien entweder lediglich zur Überprüfung der Sicherheit des Vorgehens dienten (und aus diesem Grunde zunächst nur unter Verwendung kleiner Zellmengen durchgeführt werden) oder weil sie ein kleines Organ betreffen (und aus diesem Grunde nur eine vergleichsweise geringe Zahl an Zellen erforderlich ist). Im Falle anderer Erkrankungen, für die Gewebeersatztherapien als künftige Therapieoption diskutiert werden, würden aber erheblich größere Zellmengen in hoher Qualität benötigt. Die Entwicklung dafür erforderlicher Kultivierungsverfahren, wie sie im Rahmen der genehmigten Forschungsarbeiten geplant ist, kann somit eine Voraussetzung für die künftige Nutzung pluripotenter Stammzellen für klinische Zwecke schaffen; sie kann aber auch der Bereitstellung von ausreichenden Mengen an Zellmaterial für wichtige Fragestellungen in der pharmakologisch-toxikologischen Forschung dienen.

Ein Schwerpunkt der Forschungsarbeiten liegt auf der Weiterentwicklung und Standardisierung von Differenzierungsprotokollen zur Bereitstellung einer Vielzahl von Zelltypen mit potentieller klinischer Relevanz. Hierbei sollen bereits beschriebene Vorgehensweisen ggf. optimiert und auf Maßstäbe übertragen werden, die die Gewinnung großer Zellmengen, ggf. auch unter GMP-Bedingungen, erlauben Die Forschungsarbeiten können somit zur Entwicklung standardisierter und gut reproduzierbarer Differenzierungsprotokolle führen, was eine weitere Voraussetzung für die Anwendung von Derivaten pluripotenter Stemmzellen im Rahmen von künftigen Gewebeersatztherapien ist.

Ferner sollen Verfahren zur Anreicherung bestimmter Zelltypen, die von klinischem Interesse sind, etabliert bzw. weiterentwickelt werden. Hierzu sind verschiedene Strategien vorgesehen, die von der Identifizierung neuer Oberflächenantigene auf aus hES-Zellen gewonnenen (Vorläufer)Zellen bis hin zur Herstellung neuer Antikörper mit Spezifität für bestimmte (Vorläufer)Zelltypen reichen. Auch diese Arbeiten dienen vorrangig dem Ziel, Vorgehensweisen zur Gewinnung von Zellpopulationen zu entwickeln, die für die Transplantation in den Menschen geeignet sind. Durch die An- bzw. Abreicherungsschritte sollen die Reinheit und Qualität der Zellpopulationen gesichert und gewährleistet werden, dass das Zellprodukt bezüglich seiner Zusammensetzung gut definiert und nicht mit anderen als den jeweils interessierenden und für die klinische Fragestellung relevanten Zellen verunreinigt ist. Die Reinheit der für Transplantationszwecke vorgesehenen Zellpopulationen ist ein weiteres Grunderfordernis für jedwede Zellersatztherapie unter Verwendung von Derivaten pluripotenter Stammzellen.

Schließlich ist vorgesehen, die jeweils aus pluripotenten Stammzellen gewonnenen differenzierten Zelltypen einer umfangreichen Analyse zu unterziehen und ihre Eigenschaften in vitro bzw. nach Transplantation in geeignete Tiermodelle zu bestimmen. Neben der Überprüfung des Erfolges der jeweiligen Vorgehensweisen zur Differenzierung und Anreicherung spezifischer menschlicher Zellen aus pluripotenten Stammzellen sollen hierbei auch Parameter ermittelt bzw. validiert werden, anhand derer die Qualität der jeweiligen Zellpräparation zweifelsfrei bestimmt werden kann und die künftig zu Kontrollzwecken, beispielsweise nach Kultivierung und Differenzierung der Zellen in größeren als im Labor üblichen Maßstäben, dienen können. Auf diesem Wege soll zur Entwicklung von Standards für die Überprüfung der Qualität von aus pluripotenten Stammzellen abgeleiteten Zellen beigetragen werden.

Die Verfahren und Vorgehensweisen sollen an hES-Zellen entwickelt, anschließend aber auch auf hiPS-Zellen übertragen werden. Hierbei soll vor allem bestimmt werden, ob und inwieweit sich beide Zelltypen hinsichtlich ihrer Kultivierung und Differenzierung unter den im Vorhaben entwickelten bzw. optimierten Bedingungen gleichen, welche Unterschiede ggf. bestehen, worin diese begründet sind und ob beide Zelltypen ggf. teils unterschiedliche Bedingungen für ihr Wachstum und ihre Entwicklung in spezifische Zelltypen erfordern. Diese Untersuchungen können zur Klärung der Frage nach der Identität von hES- und hiPS-Zellen, insbesondere hinsichtlich ihres Differenzierungsvermögens, 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 ist.

Im Antragsverfahren wurde dargelegt, dass das Projekt in allen wesentlichen Punkten ausreichend vorgeklärt ist.

Definierte, teils synthetische Medien für die Kultivierung von hES-Zellen sind in den letzten Jahren entwickelt und erprobt worden. Dabei erfolgte die Kultivierung sowohl unter 2D- als auch unter 3D-Bedingungen auf adhärenten Oberflächen oder in Suspension. Auf diesen Erfahrungen aufbauend sollen im Rahmen der genehmigten Forschungsarbeiten Medien und Kulturverfahren entwickelt, verbessert und ggf. an die Zellkultur in geschlossenen Systemen angepasst werden. Bei der Genehmigungsinhaberin wurden geschlossene Systeme, die nun zur Kultivierung, Differenzierung und Sortierung von hES-Zellen bzw. aus diesen abgeleiteter Zellen genutzt werden sollen, für die kombinierte Kultivierung und Separation von Zellen entwickelt und an verschiedenen Zelltypen tierischer und menschlicher Herkunft erprobt.

Die zur Differenzierung humaner ES-Zellen zum Einsatz kommenden Protokolle wurden in der Literatur bereits beschrieben, eine weitere Vorklärung unter Nutzung anderer (beispielsweise tierischer) Zellen ist hier nicht erforderlich. Die Verfahren, die zur Optimierung der Differenzierungsprotokolle angewandt werden sollen (z.B. die Durchmusterung von Substanzbibliotheken bezüglich der Präsenz differenzierungsfördernder Moleküle im Hochdurchsatzverfahren), sind ebenfalls in der Literatur bereits für hES-Zellen beschrieben worden und bedürfen keiner weiteren Vorklärung.

Auch Vorgehensweisen zur Anreicherung von aus hES-Zellen differenzierten Derivaten oder zur Abreicherung von im differenzierten Zellgemisch verbliebenen pluripotenten Stammzellen, die im Rahmen der genehmigten Forschungsarbeiten weiterentwickelt und optimiert werden sollen, sind in der Literatur vielfach beschrieben und teilweise im Rahmen der der Genehmigungsinhaberin in der Vergangenheit genehmigten Forschungsarbeiten von dieser selbst entwickelt worden. Dies betrifft beispielsweise die Anreicherung von spezifischen (Vorläufer)Zellen aus Zellgemischen anhand spezifischer Oberflächenmarker, die Identifikation neuer Antikörper zur Zellseparation mittels Durchmusterung von Antikörperbanken oder Verfahren zur An- bzw. Abreicherung pluripotenter Stammzellen.

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

Die genehmigten Forschungsarbeiten zielen auf die Entwicklung von integrierten Kultur-, Differenzierungs- und Separationsprozessen zur Herstellung, Anreicherung und Expansion definierter Derivate humaner pluripotenter Stammzellen. Damit sollen konkrete Voraussetzungen für die künftige Nutzung solcher Zellen für Gewebeersatztherapien beim Menschen geschaffen werden, wobei die Entwicklung und Optimierung von Methoden zur reproduzierbaren Bereitstellung, zur Qualitätstestung und zur automatisierten und ggf. GMP-konformen Massenproduktion eines Zellmaterials zum künftigen Einsatz beim Menschen im Vordergrund steht. Hinzu kommt, dass Methoden zur Kultivierung humaner pluripotenter Stammzellen nicht unter Verwendung pluripotenter Stammzellen anderer Spezies entwickelt werden können, da sich die Erfordernisse an die Kultivierung pluripotenter Stammzellen verschiedener Spezies wegen der unterschiedlichen Basis für deren Pluripotenz erheblich unterscheiden. Für die Erreichung der Forschungsziele sind daher menschliche Zellen erforderlich.

Es wurde ferner dargelegt, dass die Forschungsziele sich nicht mit anderen als pluripotenten Stammzellen des Menschen erreichen lassen. Adulte und fötale Stammzellen weisen nicht das hier erforderliche Differenzierungsvermögen in die interessierenden Zelltypen auf und sind zu großen Teilen nicht in für das Forschungsvorhaben benötigter Menge, Reinheit und reproduzierbarer Qualität verfügbar. Ihre generelle Eignung als Ausgangsmaterial für Zelltherapien beim Menschen ist für die hier interessierenden Zelltypen zudem nicht belegt.

Es ist derzeit auch nicht belegt, dass die  Forschungsziele unter alleiniger Verwendung von hiPS-Zellen erreicht werden könnten. hiPS-Zellen zeigen eine erhebliche Variabilität in ihrem Differenzierungsverhalten, die mit dem für die Reprogrammierung gewählten Zelltyp, der Reprogrammierungsmethode und dem postulierten epigenetischen Gedächtnis dieser Zellen zusammenhängen können. hiPS-Zellen zeigen im Vergleich mit hES-Zellen auch eine insgesamt geringere Effizienz bei der Differenzierung in bestimmte Zelltypen. Teils erhebliche Unterschiede wurden beispielsweise bei der In-vitro-Differenzierung beider Zelltypen zu bestimmten neuralen Zellen, Hepatozyten-ähnlichen Zellen und Kardiomyozyten berichtet. Insofern kann derzeit nicht davon ausgegangen werden, dass hES- und hiPS-Zellen bezüglich ihres Differenzierungsvermögens in die hier interessierenden Zelltypen identisch sind. Eine kürzlich veröffentlichte Studie zeigte zudem Differenzierungsdefekte in einem Teil der untersuchten hiPS-Zellen, die in keiner der parallel untersuchten hES-Zell-Linien auftraten. Die Ursachen für die beobachteten Unterschiede in der Fähigkeit zur Differenzierung zwischen hES- und hiPS-Zellen sowie zwischen verschiedenen hiPS-Zell-Linien sind derzeit nicht vollständig verstanden. Es kann aber insgesamt derzeit nicht davon ausgegangen werden, dass hES- und hiPS-Zellen in den für die Projektdurchführung maßgeblichen Eigenschaften identisch sind und dass an hiPS-Zellen gewonnenen Ergebnisse ohne weiteres auf hES-Zellen extrapoliert werden könnten. Es ist gerade ein Gegenstand des Forschungsvorhabens, die zu entwickelnden bzw. zu optimierenden Kultivierungs-, Differenzierungs- und Anreicherungsverfahren parallel an hES- und hiPS-Zellen zu erproben und dadurch zu stärker allgemeingültigen Erkenntnissen über pluripotente Stammzellen des Menschen zu gelangen sowie ggf. weitere Unterschiede zwischen hES- und hiPS-Zellen zu ermitteln.

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