Die Stammzelle
Deine Darmschleimhaut erneuert sich alle paar Tage, und jede Sekunde bildet dein Knochenmark Millionen neuer Blutzellen. Möglich machen das Stammzellen: Zellen, die sich immer wieder teilen und dabei Nachschub für spezialisierte Zellen liefern. Sie gehören zu den großen Hoffnungsträgern der Medizin – und zu ihren umstrittensten Themen.
Einfach erklärt
Die meisten Zellen in deinem Körper haben eine feste Aufgabe. Sie sind zum Beispiel Nervenzellen oder Hautzellen. Stammzellen – das sind Zellen ohne feste Aufgabe. Sie teilen sich und bilden dabei neue Stammzellen. Außerdem liefern sie Nachschub für Zellen mit fester Aufgabe. So erneuert sich zum Beispiel dein Blut.
Stammzellen können verschieden viel. Eine befruchtete Eizelle kann einen ganzen Menschen bilden. Sie ist totipotent. Stammzellen aus einem frühen Embryo bilden alle Zelltypen im Körper. Sie sind pluripotent. Blutstammzellen bilden nur noch alle Arten von Blutzellen.
Für embryonale Stammzellen zerstört man einen frühen Embryo. Darum ist diese Forschung umstritten. In Deutschland darf man sie nicht selbst gewinnen. Auch Erwachsene haben Stammzellen, zum Beispiel im Knochenmark. iPS-Zellen sind umprogrammierte Körperzellen. Für sie braucht man keinen Embryo.
Merke: Stammzellen erneuern sich selbst und liefern Nachschub für Zellen mit fester Aufgabe.
Das lernst du hier
- Du beschreibst die zwei Kennzeichen von Stammzellen: Selbsterneuerung und Differenzierung.
- Du unterscheidest totipotente, pluripotente und multipotente Zellen.
- Du vergleichst embryonale, adulte und induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen).
- Du nimmst Stellung zu ethischen und rechtlichen Fragen der Stammzellforschung.
Was macht eine Stammzelle aus?
Die allermeisten Zellen deines Körpers sind differenziert: Sie haben sich auf eine Aufgabe spezialisiert – als Nervenzelle, Muskelzelle oder Hautzelle. Alle enthalten dieselbe DNA, aber jeweils andere Gene sind aktiv. Stammzellen dagegen sind noch nicht festgelegt. Zwei Eigenschaften kennzeichnen sie:
- SelbsterneuerungStammzellen können sich teilen und dabei neue Stammzellen bilden. So bleibt der Vorrat erhalten.
- DifferenzierungEin Teil der Tochterzellen entwickelt sich zu spezialisierten Zellen. Oft teilt sich eine Stammzelle so, dass eine Tochterzelle Stammzelle bleibt und die andere sich spezialisiert.
Auch Pflanzen haben Stammzellen. Sie liegen in den Bildungsgeweben an Spross- und Wurzelspitzen und sorgen dafür, dass Pflanzen ein Leben lang wachsen. Pflanzenzellen sind besonders wandelbar: Aus einem Stängelstück (Steckling) kann eine ganze neue Pflanze entstehen.
Wie viel kann eine Zelle noch werden?
Wie vielseitig eine Zelle ist, beschreibt man mit ihrer Potenz (lateinisch potentia, Fähigkeit). Je weiter die Entwicklung fortschreitet, desto stärker ist sie eingeschränkt.
| Potenz | Was kann daraus werden? | Beispiel |
|---|---|---|
| totipotent | ein vollständiger Organismus, einschließlich Plazenta | befruchtete Eizelle (Zygote) und Zellen der ersten Teilungsstadien |
| pluripotent | alle Zelltypen des Körpers, aber allein kein ganzer Organismus | innere Zellmasse der Blastozyste, embryonale Stammzellen, iPS-Zellen |
| multipotent | mehrere Zelltypen eines Gewebes | Blutstammzelle: alle Blutzellen |
| unipotent | nur ein Zelltyp | Satellitenzellen des Muskels: Muskelzellen |
Die Blastozyste ist der Keim etwa fünf bis sechs Tage nach der Befruchtung: eine Hohlkugel aus rund 100 bis 200 Zellen. Aus der äußeren Zellschicht entsteht später die Plazenta, aus der inneren Zellmasse der Embryo. Die Stufen mit Beispielen und Merkhilfen vergleicht die Seite totipotent, pluripotent, multipotent.
Drei Arten von Stammzellen
| Embryonale Stammzellen (ES-Zellen) | Adulte Stammzellen | iPS-Zellen | |
|---|---|---|---|
| Herkunft | innere Zellmasse früher Embryonen (Blastozysten) | Gewebe von Kindern und Erwachsenen, z. B. Knochenmark, Haut, Darm; auch Nabelschnurblut | umprogrammierte Körperzellen, z. B. aus Haut oder Blut |
| Potenz | pluripotent | meist multipotent | pluripotent |
| Vorteile | sehr vielseitig, gut vermehrbar | keine Embryonen nötig; eigene Zellen werden nicht abgestoßen | keine Embryonen nötig; auch aus Zellen von Patientinnen und Patienten |
| Nachteile | Embryo wird zerstört; Tumorrisiko; Abstoßung möglich | schwer zu gewinnen, begrenzt vielseitig | Tumorrisiko, genetische Veränderungen möglich, aufwendige Prüfung |
Embryonale Stammzellen des Menschen wurden erstmals 1998 in den USA gewonnen. Einen Durchbruch brachte 2006 der Japaner Shinya Yamanaka: Er schleuste vier Gene in Bindegewebszellen von Mäusen ein und programmierte sie so zu pluripotenten Stammzellen um – induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen). 2007 gelang das auch mit menschlichen Zellen. Für die Entdeckung, dass reife Zellen umprogrammiert werden können, erhielten Yamanaka und John Gurdon 2012 den Nobelpreis für Medizin. Wie die Umprogrammierung gelingt und wofür man iPS-Zellen heute nutzt, erklärt eine eigene Seite.
Stammzellen in der Medizin
Die älteste Stammzelltherapie ist die Blutstammzell-Transplantation, umgangssprachlich oft „Knochenmarkspende“. Sie wird seit Jahrzehnten bei Leukämien und anderen Erkrankungen des Blutes eingesetzt: Spenderzellen bauen im Knochenmark der erkrankten Person ein neues blutbildendes System auf. Auch moderne Gentherapien nutzen Blutstammzellen: Bei der CRISPR-Therapie Casgevy, die in der EU seit Februar 2024 zugelassen ist, werden eigene Blutstammzellen außerhalb des Körpers genetisch verändert und zurückgegeben.
Aus iPS-Zellen gewonnene Zellen werden seit 2014 in klinischen Studien erprobt, etwa bei Erkrankungen der Netzhaut und bei Parkinson. Im März 2026 hat Japan die weltweit ersten Produkte aus iPS-Zellen zugelassen – bedingt und befristet, für Parkinson und schwere Herzschwäche (mehr dazu bei den iPS-Zellen). Außerdem dienen iPS-Zellen als Krankheitsmodelle: Aus Zellen von Patientinnen und Patienten lassen sich zum Beispiel Nerven- oder Herzmuskelzellen züchten, an denen man Krankheitsursachen untersucht und Wirkstoffe testet.
Merke
Stammzellen können sich selbst erneuern und zu spezialisierten Zellen differenzieren. Totipotente Zellen können einen ganzen Organismus bilden, pluripotente alle Zelltypen des Körpers, multipotente mehrere Zelltypen eines Gewebes. iPS-Zellen sind umprogrammierte Körperzellen mit den Fähigkeiten embryonaler Stammzellen.
Wusstest du?
John Gurdon zeigte schon 1962 mit Fröschen, dass ein Zellkern aus einer spezialisierten Darmzelle die komplette Information für ein ganzes Tier enthält: Er setzte ihn in eine Eizelle ohne eigenen Kern ein, und es entwickelten sich Kaulquappen. Erst 44 Jahre später gelang Yamanaka die Umprogrammierung ohne Eizelle – beide teilten sich 2012 den Nobelpreis.
Ethik und Recht in Deutschland
Um embryonale Stammzellen zu gewinnen, muss ein früher Embryo zerstört werden. Deshalb ist die Forschung umstritten. Die Positionen reichen weit auseinander:
Argumente für die Forschung
- Chance auf Therapien für bisher unheilbare Krankheiten
- Für die Forschung genutzt werden meist überzählige Embryonen aus künstlicher Befruchtung, die sonst verworfen würden.
- Der Schutz eines Embryos kann mit seiner Entwicklung wachsen (gestufter Lebensschutz).
Argumente dagegen
- Menschliches Leben und Menschenwürde beginnen mit der Befruchtung; ein Embryo darf nicht als Mittel zum Zweck dienen.
- Gefahr eines „Dammbruchs“ hin zu weiteren Eingriffen in frühes Leben
- Mit adulten Stammzellen und iPS-Zellen gibt es Alternativen.
Rechtslage (Stand: Oktober 2026): Nach dem Embryonenschutzgesetz ist die Gewinnung embryonaler Stammzellen in Deutschland verboten. Das Stammzellgesetz von 2002 erlaubt den Import und die Forschung mit menschlichen ES-Zellen nur ausnahmsweise und mit Genehmigung durch das Robert Koch-Institut. Die Zellen müssen vor dem Stichtag 1. Mai 2007 im Ausland gewonnen worden sein. Der ursprüngliche Stichtag 1. Januar 2002 wurde 2008 verschoben. Ob der Stichtag erneut geändert oder abgeschafft werden soll, wird diskutiert; ein Gesetzentwurf liegt nicht vor. Für iPS-Zellen und adulte Stammzellen gelten diese Beschränkungen nicht. Argumente kannst du in der Ethik-Arena abwägen.
Typische Fehler
- „Stammzellen gibt es nur in Embryonen.“ Falsch – auch Erwachsene haben Stammzellen, z. B. im Knochenmark, in der Haut und im Darm.
- „Pluripotent und totipotent ist dasselbe.“ Falsch – nur totipotente Zellen können einen vollständigen Organismus einschließlich Plazenta bilden.
- „iPS-Zellen werden aus Embryonen gewonnen.“ Falsch – sie entstehen durch Umprogrammieren ausgereifter Körperzellen.
- „In Deutschland ist Stammzellforschung verboten.“ Falsch – verboten ist die Gewinnung embryonaler Stammzellen. Forschung mit adulten und iPS-Zellen ist erlaubt, mit importierten ES-Zellen unter strengen Auflagen.
Wie funktioniert die Reprogrammierung?
Jede differenzierte Zelle enthält die vollständige Erbinformation. Ob sie Hautzelle oder Nervenzelle ist, hängt davon ab, welche Gene aktiv sind. Diese Muster werden durch Transkriptionsfaktoren und epigenetische Markierungen wie DNA-Methylierung und Histonveränderungen stabil gehalten.
Yamanaka suchte aus 24 Kandidaten-Genen, die in embryonalen Stammzellen besonders aktiv sind, die entscheidenden heraus. Vier Transkriptionsfaktoren genügten: Oct3/4, Sox2, Klf4 und c-Myc („Yamanaka-Faktoren“). Werden ihre Gene in eine Körperzelle eingebracht und abgelesen, schalten sie das Netzwerk der Pluripotenz-Gene wieder an. Über Wochen werden die epigenetischen Markierungen der Ausgangszelle umgebaut. Nur ein kleiner Teil der Zellen durchläuft die Umprogrammierung vollständig.
Anfangs wurden die Gene mit Viren eingeschleust, die sich ins Erbgut einbauen. Das birgt Risiken, denn c-Myc ist ein Onkogen, also ein Gen, das an der Krebsentstehung beteiligt sein kann. Heute gibt es Verfahren, die ohne dauerhaften Einbau auskommen. Trotzdem müssen iPS-Zellen vor einer Anwendung am Menschen aufwendig geprüft werden: auf genetische Veränderungen, auf vollständige Differenzierung und darauf, dass keine undifferenzierten Zellen übrig bleiben, die Tumoren bilden könnten.
Die Technik wirft auch neue ethische Fragen auf. Aus pluripotenten Stammzellen lassen sich im Labor embryoähnliche Strukturen (Embryomodelle) und Vorstufen von Keimzellen erzeugen. Wie solche Modelle rechtlich zu bewerten sind und wo Grenzen liegen sollen, wird international diskutiert.
Vertiefen: zwei Kapitel zur Stammzelle
Fachbegriffe
- Stammzelle
- Zelle, die sich selbst erneuern und zu spezialisierten Zellen differenzieren kann.
- Differenzierung
- Spezialisierung einer Zelle durch Aktivierung bestimmter Gene.
- totipotent
- Kann einen vollständigen Organismus einschließlich Plazenta bilden.
- pluripotent
- Kann alle Zelltypen des Körpers bilden, aber keinen ganzen Organismus.
- multipotent
- Kann mehrere Zelltypen eines Gewebes bilden.
- Blastozyste
- Früher Embryo als Hohlkugel, etwa fünf bis sechs Tage nach der Befruchtung.
- ES-Zellen
- Embryonale Stammzellen aus der inneren Zellmasse der Blastozyste.
- iPS-Zellen
- Induzierte pluripotente Stammzellen: umprogrammierte Körperzellen.
Aufgaben
- AFB INenne die beiden Eigenschaften, die eine Stammzelle kennzeichnen, und beschreibe sie.
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Selbsterneuerung: Die Stammzelle teilt sich und bildet dabei neue Stammzellen. Differenzierung: Tochterzellen können sich zu spezialisierten Zellen entwickeln. - AFB IOrdne die Begriffe totipotent, pluripotent und multipotent je einem Beispiel zu.
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Totipotent: Zygote bzw. Zellen der ersten Teilungsstadien. Pluripotent: innere Zellmasse der Blastozyste, ES-Zellen, iPS-Zellen. Multipotent: Blutstammzelle im Knochenmark. - AFB IIErkläre, warum aus einer Hautzelle eine iPS-Zelle werden kann, obwohl sie bereits spezialisiert ist.
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Jede Körperzelle enthält die vollständige Erbinformation; die Spezialisierung beruht darauf, welche Gene aktiv sind. Bringt man die Gene für die vier Yamanaka-Transkriptionsfaktoren in die Zelle, werden die Pluripotenz-Gene wieder angeschaltet und die epigenetischen Markierungen umgebaut. Die Zelle kehrt so in einen embryoähnlichen Zustand zurück. - AFB IIEin Patient mit Leukämie erhält Blutstammzellen einer passenden Spenderin. Erläutere, warum dafür Blutstammzellen und nicht einfach reife Blutzellen übertragen werden.
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Reife Blutzellen leben nur begrenzt (rote Blutzellen etwa 120 Tage) und teilen sich nicht. Blutstammzellen siedeln sich im Knochenmark an, erneuern sich selbst und bilden dauerhaft alle Blutzelltypen (multipotent). Nur so entsteht ein bleibendes neues blutbildendes System. - AFB IIVergleiche ES-Zellen und iPS-Zellen hinsichtlich Herkunft, Potenz und ethischer Bewertung.
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Herkunft: ES-Zellen aus der inneren Zellmasse früher Embryonen, iPS-Zellen aus umprogrammierten Körperzellen. Potenz: beide pluripotent. Ethik: Für ES-Zellen wird ein Embryo zerstört, deshalb sind sie stark umstritten und in Deutschland nur eingeschränkt nutzbar; iPS-Zellen benötigen keine Embryonen und gelten als ethisch weniger problematisch, werfen aber neue Fragen auf (z. B. Embryomodelle, künstliche Keimzellen). - AFB IIIEine Forschungsgruppe fordert, den Stichtag im Stammzellgesetz abzuschaffen, damit sie mit neueren, besser geeigneten ES-Zelllinien arbeiten kann. Nimm Stellung zu dieser Forderung.
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Mögliche Argumente dafür: Ältere Zelllinien (vor Mai 2007 gewonnen) sind teils weniger geeignet für Therapien; deutsche Forschung wäre international anschlussfähiger; die Embryonen wurden im Ausland ohnehin bereits verwendet, ein deutscher Stichtag rettet keinen Embryo. Mögliche Argumente dagegen: Der Stichtag soll verhindern, dass Deutschland Anreize für die Zerstörung weiterer Embryonen setzt; Schutz des Embryos ab der Befruchtung; iPS-Zellen bieten in vielen Bereichen eine Alternative. Erwartet wird eine begründete eigene Position, die beide Seiten abwägt und die Rechtslage korrekt wiedergibt (Gewinnung in Deutschland verboten, Import nur ausnahmsweise mit Genehmigung).
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Quellen & Stand
- Stammzellgesetz, § 4 StZG (Stichtag 1. Mai 2007), und Embryonenschutzgesetz.
- Deutsches Ärzteblatt (09.01.2026): Stammzellforschung – großes Potenzial trifft auf rechtliche Hemmnisse.
- Takahashi, K.; Yamanaka, S.: Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126, 2006, S. 663–676 (PubMed).
- Nobelprize.org: Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2012.
- NHGRI Talking Glossary: Stem Cell.
Stand: Oktober 2026. Fachlich überarbeitet für Klasse 9–13.