Stammzellen aus Nabelschnurblut: heutige Verwendung und künftige Herausforderungen
Früher entsorgte man Nabelschnurblut als Abfallmaterial, heute jedoch weiß man, dass es sich dabei um eine wertvolle Quelle für Blutstammzellen handelt. Seit 1989 behandelt man bestimmte Blutkrankheiten bei Kindern mit Nabelschnurblut und auch hinsichtlich der Verwendung bei Erwachsenen kommt die Forschung voran. Welchen Herausforderungen steht die Nabelschnurblut-Forschung also heute gegenüber und welche Verwendungsmöglichkeiten gibt es – heute und in der Zukunft?
Nabelschnurblut ist in der Nabelschnur und der Plazenta von Neugeborenen enthalten. Es kann leicht entnommen und für eine spätere Verwendung eingefroren werden.
Nabelschnurblut enthält Blutstammzellen (hämatopoetische Stammzellen), aus denen alle anderen im Blut vorkommenden Zellen einschließlich der Zellen des Immunsystems hervorgehen können.
Hämatopoetische Stammzellen (HSC) aus Nabelschnurblut können zur Behandlung mehrerer verschiedener Bluterkrankungen wie Leukämie transplantiert werden.
Im Vergleich zu HSC von Knochenmarkspendern führen Transplantate von HSC aus Nabelschnurblut anscheinend zu weniger Kompatibilitätsproblemen mit dem Immunsystem wie z. B. der Graft-versus-Host-Krankheit.
Ein Nachteil des Nabelschnurbluts besteht darin, dass es weniger HSC enthält als Knochenmarkspenden. Das heißt, dass erwachsene Patienten häufig zur Behandlung zwei Gaben Nabelschnurblut benötigen. Forscher untersuchen gerade Möglichkeiten, die Anzahl der HSC aus Nabelschnurblut im Labor zu erhöhen, sodass aus dem Zellgehalt einer einzigen Nabelschnurspende genügend Zellen für eine oder mehrere HSC-Transplantationen hergestellt werden können.
Einige umstrittene Studien haben ergeben, dass Nabelschnurblut auch bei der Behandlung anderer Krankheiten als Blutkrankheiten helfen kann, doch oft sind diese Ergebnisse nicht reproduzierbar. Die Wissenschaftler erforschen aktiv, ob Nabelschnurblut vielleicht zur Behandlung verschiedener anderer Erkrankungen genutzt werden könnte.
Eine große Herausforderung für viele Bereiche der medizinischen Forschung und Therapien ist die Richtigstellung von Fehlinformationen. Manche Unternehmen werben mit Dienstleistungen um Eltern, indem sie diesen nahelegen, für das Einfrieren des Nabelschnurbluts ihres Kindes bei einer Blutbank zu zahlen für den Fall, dass es zu einem späteren Zeitpunkt benötigt wird. Studien zeigen jedoch, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass das Nabelschnurblut jemals für ihr Kind verwendet werden wird. Doch Mediziner unterstützen die Nabelschnurblutspende an öffentliche Blutbanken vehement. Dies hilft beträchtlich, den Vorrat an Nabelschnurblut für Menschen, die dieses Blut benötigen, zu erhöhen.
Nach der Geburt eines Kindes befindet sich noch Nabelschnurblut in der Nabelschnur und der Plazenta. Es lässt sich relativ leicht gewinnen, ohne Mutter und Kind zu gefährden. Es enthält hämatopoetische (Blut-)Stamm-zellen, dies sind besondere Zellen, die normalerweise im Knochenmark vorkommen.
Hämatopoetische Stammzellen (hematopoietic stem cells (HSC)) können alle Zelltypen des Blutes hervorbringen: rote Blutkörperchen, weiße Blutkörperchen und Blutplättchen. Sie sind während des gesamten Lebens für die Blutbildung verantwortlich. Seit vielen Jahren verwendet man sie für die Behandlung von Blutkrankheiten, indem man Knochenmark transplantiert.
Immer wieder wird berichtet, dass Nabelschnurblut möglicherweise noch weitere Arten von Stammzellen enthält und somit eine Quelle für spezialisierte Zellen sein könnte, die nicht zum Blut gehören, wie beispielsweise Nervenzellen. Diese Ergebnisse werden unter Wissenschaftlern höchst kontrovers diskutiert und sind wenig akzeptiert.
Man verwendet Nabelschnurblut zur Behandlung von Kindern mit bösartigen Blutkrankheiten wie Leukämie oder genetisch bedingten wie der Fanconi-Anämie. Das Nabelschnurblut wird dem Patienten transplantiert und die HSC können neue, gesunde Blutzellen hervorbringen, die diejenigen ersetzen, die durch die Krankheit oder durch medikamentöse Behandlungen wie die Chemotherapie bei Krebs geschädigt wurden.
Auf diese Weise stellt Nabelschnurblut für manche Patienten eine nützliche Alternative zur Knochenmarktransplantation dar. Es ist leichter zu gewinnen als Knochenmark und kann tiefgefroren aufbewahrt werden, bis es gebraucht wird. Offenbar verursacht es auch seltener als Knochenmark Abstoßungsreaktionen oder Komplikationen wie die Graft-versus-Host-Krankheit. Daher muss das Nabelschnurblut nicht so exakt zum Empfänger passen wie Knochenmark (eine gewisse Übereinstimmung ist allerdings notwendig).
Nabelschnurtransplantationen haben jedoch auch ihre Beschränkungen. Die Behandlung von Erwachsenen mit Nabelschnurblut benötigt typischerweise zwei Einheiten von Nabelschnurblut, um einen Erwachsenen zu behandeln. Klinische Studien mit “doppelter Nabelschnurtransplantation” für Erwachsene haben ähnliche Resultate erzielt wie der Gebrauch von anderen Blutstammzellquellen, wie z. B. Knochenmark oder mobilisiertes peripheres Blut. Aktuelle Studien werden geführt mit dem Ziel, einzelne Nabelschnureinheiten für die Anwendung an Erwachsenen zu expandieren. Außerdem kann Nabelschnurblut nur zur Behandlung von Blutkrankheiten eingesetzt werden. Bisher sind noch keine Therapien mit Blutstammzellen von Nabelschnurblut oder adultem Knochenmark für Nicht-Blutkrankheiten entwickelt worden.
Eine wesentliche Einschränkung der Transplantation von Nabelschnurblut besteht darin, dass das Blut aus einer einzelnen Nabelschnur weniger hämatopoetische Stammzellen enthält als eine Knochenmarkspende. Nach Ansicht der Wissenschaftler ist es vor allem diese Einschränkung, die die Behandlung erwachsener Patienten mit Nabelschnurblut so schwierig macht, denn Erwachsene sind größer und brauchen mehr HSC als Kinder. Wenn ein Transplantat zu wenige HSC enthält, kann die Behandlung scheitern oder in den ersten Tagen nach der Transplantation zu langsamer Blutbildung führen. Diese ernsthafte Komplikation lässt sich teilweise vermeiden, indem man größeren Kindern und Erwachsenen zwei Nabelschnurblut-Präparate transplantiert. Einige Forscher haben auch versucht, die Gesamtzahl der HSC in einem Nabelschnurblut-Präparat zu erhöhen, indem sie zusätzliches Blut aus der Plazenta gewannen. Keine dieser Lösungen ist bislang vollkommen befriedigend.
Die Forschung beschäftigt sich intensiv mit dem Versuch, die Zahl der aus einem Nabelschnurblut-Präparat gewonnenen HSC zu erhöhen, indem die Zellen im Labor kultiviert und vermehrt werden. Dies bezeichnet man als Ex-vivo-Vermehrung. Mehrere vorbereitende klinische Studien zu diesem Verfahren sind angelaufen. Bisher sind die Ergebnisse gemischt: Zum Teil weisen sie darauf hin, dass die Ex-vivo-Vermehrung die Zeitspanne zwischen der Transplantation und dem Auftauchen neu gebildeter Zellen im Blut verkürzt. Erwachsene scheinen jedoch nach wie vor zwei Nabelschnurblut-Präparate zu benötigen. Erst nach weiterer Forschung wird man einschätzen können, ob tatsächlich ein Nutzen für die Patienten zu erwarten ist.
Berichten einiger Forscherteams zufolge weisen Studien an Tieren darauf hin, dass Nabelschnurblut auch andere Gewebe als Blut wiederherstellen kann, zum Beispiel nach einem Herzinfarkt oder einem Schlaganfall. Diese Ergebnisse sind umstritten: Häufig sind sie nicht reproduzierbar und es ist nicht geklärt, WIE Nabelschnurblut solche Resultate erzielen könnte. Wenn ein Nutzen beobachtet wird, ist er möglicherweise sehr gering und nicht signifikant genug für die Entwicklung neuer Therapien. Ein eventueller Nutzen könnte dadurch erklärt werden, dass die Zellen des Nabelschnurbluts zwar keine Nerven- oder Herzzellen hervorbringen, aber Substanzen freisetzen, die den Körper bei der Reparatur von Schäden unterstützen.
Die derzeitige Forschung arbeitet an der Beantwortung dieser Fragen, um festzustellen, ob sich Nabelschnurblut für die zukünftige Entwicklung von sicheren und wirksamen Therapien für andere Krankheiten als Blutkrankheiten eignen könnte. Eine frühe klinische Studie zur Nabelschnurblut-Therapie bei Kindern mit Typ-1-Diabetes ist gescheitert. Andere klinische Studien in sehr frühen Stadien untersuchen zurzeit die Verwendung von Nabelschnurblut in der Behandlung von Kindern mit Erkrankungen des Gehirns wie der Zerebralparese oder mit verletzungsbedingten Hirnschädigungen. Allerdings wurden in diesen Studien bisher keine positiven Wirkungen beobachtet und die meisten Wissenschaftler sind der Ansicht, dass sehr viel mehr Laborforschung nötig sein wird, bis man weiß, wie die Zellen aus dem Nabelschnurblut funktionieren und ob sie sich für solche Behandlungen eignen könnten.
Nach Expertenmeinung ist Nabelschnurblut eine wichtige Quelle für Blutstammzellen, deren Potenzial für die Behandlung von Blutkrankheiten noch nicht voll erschlossen ist. Möglicherweise erweisen sich andere Arten von Stammzellen wie beispielsweise induzierte pluripotente Stammzellen als besser geeignet, um andere Erkrankungen als Blutkrankheiten zu behandeln. Dies wird sich jedoch nur durch weitere Forschung feststellen lassen.
So wie die Forschung an Nabelschnurblut und ihrer therapeutischen Anwendung zugenommen hat, so auch die Frage, ob Eltern das Nabelschnurblut ihrer Kinder für zukünftigen Gebrauch einlagern sollten. Ein kürzlicher Artikel über dieses Thema von Mahendra Rao und Kollegen befürwortet die Praktik der Einlagerung von Nabelschnurblut (zur Behandlung von Blutkrankheiten), aber nur im Zusammenhang mit öffentlichen Nabelschnurbanken, nicht mit privaten Nabelschnurbanken. Jeder zu behandelnde Erwachsene bräuchte mindestens zwei Nabelschnurblutproben, die immunkompatibel sind. Eine Probe wird also nicht ausreichen. Ein Kind bräuchte möglicherweise nur eine Nabelschnurblutprobe, aber im Fall einer Kinderleukämie bestünde das Risiko, daß prä-leukämische Zellen schon im Nabelschnurblut vorhanden sind, so daß das Kind seine eigenen Zellen für eine Therapie nicht benutzen könnte.
Wenn jeder zum Gemeinwohl Nabelschnurblut an öffentliche Registraturen spendete, würde das die Chancen erhöhen, daß jemand von einem doppelten Nabelschnurbluttransplantat profitiert. Dies überwiegt bei weitem die Wahrscheinlichkeit, daß die Person, die die Probe gespendet hat, sie auch selbst benutzen könnte.
Ein Übersichtsartikel zu diesem Thema aus dem Jahre 2008 fasst die Debatte öffentliche gegen private Nabelschnurblutbanken umfassend zusammen und schlussfolgert:
“Diese Wiederanalyse unterstützt mehrere vorher geäußerte Meinungen, daß autologes [die Benutzung von eigenen Zellen] Einlagern von Nabelschnurblut privat als biologische Sicherung einer Behandlung von lebensbedrohlichen Krankheiten bei Kindern oder jungen Erwachsenen klinisch nicht zu rechtfertigen ist, da die Chancen für eine Anwendung sehr gering sind. Der Mangel an veröffentlichten, peer-reviewed Beweisen erhöht die schwerwiegende, ethische Sorge über ein Versäumnis, die angehenden Eltern über den Mangel an zukünftigenVorteilen vom Einlagern von autologem Nabelschnurblut informiert zu haben…. Versuche, dies [kommerzielle Einlagerung von Nabelschnurblut] zu rechtfertigen, basieren auf Erfolgen mit unabhängiger, öffentlicher Einlagerung von Nabelschnurblut und allogenen [nicht-eigene Zellen] Nabelschnurtransplantaten, und nicht mit dem Gebrauch von autologen [eigene Zellen] Nabelschnurbluttransplantaten, deren Wirksamkeit noch zu beweisen bleibt.
Nabelschnurblut bringt Nutzen für die Forschung. So erforschen Wissenschaftler derzeit beispielsweise, in welchem Ausmaß hämatopoeische (blutbildende) Stammzellen im Nabelschnurblut dazu in der Lage sind, sich zu anderen spezialisierten Zellen zu entwickeln - zum Beispiel in Zellen des Nervensystems oder in insulinbildende Zellen der Bauchspeicheldrüse. Das in der Forschung verwendete Nabelschnurblut stammt von Frauen, die einer Entbindung per Kaiserschnitt zugestimmt haben. Wenn das Krankenhaus, in dem Sie entbinden, an derartigen Forschungen mitwirkt und wenn Sie einer Entbindung per Kaiserschnitt zugestimmt haben, werden Sie möglicherweise gefragt, ob Sie das Nabelschnurblut Ihres Kindes spenden würden.
Nabelschnurblut kann auch aus altruistischen Gründen für klinische Zwecke gespendet werden. Seit 1989 wird Nabelschnurblut regelmäßig verwendet, um Kinder mit Leukämie, Anämie und anderen Blutkrankheiten zu behandeln.
In öffentlichen Banken wird Nabelschnurblut für nicht verwandte Patienten eingelagert, die hämatopoeische Stammzellentransplantationen benötigen.
Nabelschnurblut kann man in öffentlich oder privat (gewerblich) betriebenen Nabelschnurblutbanken aufbewahren lassen.
In Großbritannien sammelt und lagert die NHS Cord Blood Bank aus altruistischen Gründen gespendetes Nabelschnurblut seit 1996 ein. Das Nabelschnurblut in derartigen öffentlichen Banken wird auf unbestimmte Zeit eingelagert und steht jedem Patienten, der diese spezielle Gewebeart braucht, zur Verfügung. Dieser Dienst ist für den Spender nicht kostenpflichtig, das Produkt wird jedoch nicht für ihn selbst oder seine Familie eingelagert.
In ganz Europa bieten Unternehmen auch kommerziell Einlagerungen von Nabelschnurblut an. So wird das Nabelschnurblut eines Neugeborenen eingelagert, falls es oder ein Verwandter an einer Krankheit erkrankt, die durch eine Nabelschnurbluttransplantation behandelt werden könnte. In der Regel verrechnen diese Unternehmen eine vorab zu entrichtende Entnahmegebühr sowie eine jährliche Einlagerungsgebühr.
Die wichtigsten Argumente gegen kommerzielle Banken haben mit der sehr geringen Wahrscheinlichkeit zu tun, dass das Nabelschnurblut jemals vom Kind, einem Geschwisterteil oder Verwandten gebraucht werden wird, sowie mit dem Vorhandensein mehrerer gut etablierter Alternativen zu Nabelschnurbluttransplantationen und dem fehlenden wissenschaftlichen Nachweis, dass mit Nabelschnurblut auch Krankheiten, die nicht mit dem Blutsystem zu tun haben (etwa Diabetes oder Parkinson), behandelt werden können. In manchen Fällen kann Patienten ihr eigenes Nabelschnurblut nicht transplantiert werden, weil die Zellen bereits die genetischen Änderungen, die die Krankheit auslösen, enthalten.
Nabelschnurblut liefert große Mengen hämatopoeische (blutbildende) Stammzellen. Diese Zellen können die verschiedenen Blutkörperchen (rote Blutkörperchen, weiße Blutkörperchen und Blutplättchen) bilden. Aus dem Knochenmark oder Blut gewonnene hämatopoeische Stammzellen werden schon lange bei Stammzellentherapien gegen Leukämie, Blut- und Knochenmarkstörungen, Krebs (mit Chemotherapie) und Immunschwächen eingesetzt.
Seit 1989 werden hämatopoeische Stammzellentransplantationen aus Nabelschnurblut erfolgreich zur Behandlung von Kindern mit Leukämie, Anämie und anderen Blutkrankheit verwendet. Die Wissenschaftler suchen nun nach Möglichkeiten, mehr Stammzellen aus dem Nabelschnurblut zu gewinnen, damit mit diesen auch Erwachsene routinemäßig behandelt werden können.
Neben diesen blutassoziierten Störungen müssen wir über das therapeutische Potential von Stammzellen aus Nabelschnurblut noch viel lernen. Zu diesem Zwecke sind klinische Studien erforderlich. So untersucht eine in den USA durchgeführte klinische Studie beispielsweise die Wirksamkeit von Stammzellen aus dem eingelagerten Nabelschnurblut von Kindern mit Typ-1-Diabetes zu deren Behandlung.
Aus mehreren Berichten geht hervor, dass Stammzellen aus Nabelschnurblut in der Lage sind, sich zu anderen Zelltypen (etwa Nervenzellen) zu entwickeln. Anderen Berichten zufolge enthält Nabelschnurblut Zellen, die embryonalen Stammzellen ähnlich sind. Beide Erkenntnisse würden das therapeutische Potential von Nabelschnurblut deutlich erhöhen; beide müssen jedoch noch von unabhängiger Stelle bestätigt werden, bevor Stammzellen aus Nabelschnurblut für andere, nicht blutassoziierte Krankheiten verwendet werden können.
The European Group for Blood and Marrow Transplantation
UK National Health Service cord blood bank
Umbilical Cord Blood Banking - an opinion paper by the Royal College of Obstetricians and Gynaecologists’ Scientific Advisory Committee (published June 2006)
Dieses Informationsblatt wurde von Rajeev Gupta erstellt und von Tariq Enver überprüft; zusätzliche Beratung durch Alexander Medvinsky.
Die Übersetzung des Informationsblatts wurde durch das GermanStemCellNetwork (GSCN)im Jahr 2014 realisiert.
Die erste Abbildung (Nabelschnur eines Babys) wurde aus Wikimedia Commons entnommen. Die Abbildung einer Zelle, die eine menschliche Blutstammzelle sein könnte, stammt von Rajeev Gupta und George Chennell. Alle übrigen Abbildungen (Blutbeutel und rote Blutkörperchen) wurden aus Wellcome Images entnommen.