Pathologie: Plastische Stammzellen fordern uns zum Umdenken auf

In der diagnostischen Pathologie stützt man sich auf reproduzierbare histologische Muster. Dies orientiert sich an präzisen Vorstellungen über Art, Herkunft und Schicksal von Zellen in normalen und krankhaften Organen. Wir erinnern uns, wie wir einmal all dies mit wechselnder Motivation lernen mussten ... In letzter Zeit ist nun ein Licht gezündet worden, das unsere Konzepte zur zellulären Organhomöostase einem nachhaltigen Wandel unterziehen wird. Unter dem Titel: «Liver from bone marrow in humans» wurden im Jahr 2000 Resultate über die Herkunft von Leberzellen des erwachsenen Menschen mitgeteilt [1]. Empfängerinnen männlicher Knochenmarktransplantate und Empfänger von Lebertransplantaten weiblicher Herkunft zeigten später Y-Chromosompositive Hepatozyten in hoher Ausbeute. Man zog aus dieser Beobachtung den Schluss, dass sich Hepatozyten von extrahepatischen Zellen aus dem Knochenmark herleiten können. Dieser erstaunliche Befund, der in der Folge in anderen Situationen bestätigt wurde, rüttelt an unseren traditionellen Vorstellungen über die Herkunft organtypischer Zellen. Ist dieses Phänomen auf die Leber beschränkt? Es zeigte sich, dass Gewebe aller drei Keimblätter aus Knochenmarkzellen rekonstituiert werden können. Welche Eigenschaften haben diese Zellen? Wie wirken sich diese Beobachtungen auf unser Denken und Handeln aus? Die betroffenen Zellen sind Stammzellen. Solche Zellen unterliegen in der Regel einer «Schicksalshierarchie», die von Multipotenz zu Unipotenz reicht. Eine in bezug auf ihre weitere Differenzierung geprägte, unipotentielle Stammzelle ist, nach herkömmlicher Auffassung, hinsichtlich Lokalisation auf ein bestimmtes Gewebe beschränkt (z.B. eine Darmkrypte) und wird nur noch einen Zelltyp liefern. So weit, so gut; aber die geschilderten Resultate kommen uns nun in die Quere: Ist durch die neuen Befunde die Stammzell-Hierarchie gebrochen? Das Phänomen der erstaunlichen Flexibilität von adulten, zirkulierenden Stammzellen heisst Plastizität [2, 3] und beinhaltet, dass Stammzellen in bezug auf ihre Nachkommen nicht schon früh fixiert sind, sondern nach Relokation in eine andere Nische umprogrammiert werden, um die Bedürfnisse am neuen Ort abzudecken. Die Konsequenzen dieser Plastizität sind erheblich. Viele spezifische Körperzellen scheinen durch plastische, in Gewebe einwandernde Stammzellen in einem sich gegenseitig regulierenden Gleichgewicht zu stehen, was nachhaltige Folgen für die Organregeneration hat. Eine Einwanderung plastischer Stammzellen kann die Zusammensetzung von Organen drastisch ändern, was in einzelnen Situationen günstig ist, in anderen aber zu einer Katastrophe der Homöostase führt. Wie wird man diese Erkenntnisse – abgesehen vom theoretischen Impact – nutzen? Plastizität eröffnet potentiell viele Wege. Injizierte ursprüngliche oder modifizierte plastische Knochenmarkstammzellen könnten geschädigte Organe rekonstituieren (zelluläre Organoplastie) oder genetische Defekte korrigieren. Es lässt sich auch denken, dass modifizierte Tumorstammzellen nach Relokation im Tumor dessen neoplastische Eigenschaften revertieren. Wo sind die Schatten dieses Schlaglichts? Müssen wir schon jetzt die Lehrbücher neu schreiben? «Although not quite the cold fusion of biology, it [plasticity] ignites similar passions» [4]. Die Leidenschaften reichen von enormem Enthusiasmus bis hin zu harter Kritik bezüglich Reproduzierbarkeit und Signifikanz der Resultate (z.B. Umprogrammierung durch Fusion oder lokale DNA-Aufnahme anstatt Plastizität). Mit grossem Interesse wird man die weitere Entwicklung verfolgen. Pathologie: Plastische Stammzellen fordern uns zum Umdenken auf