iPS-Zellen: Stammzellen aus Hautzellen

Vertiefung zum ThemaStammzellen

Eine kleine Hautprobe, ein paar Wochen im Labor – und aus gewöhnlichen Hautzellen sind Stammzellen geworden, aus denen sich Nerven-, Herz- oder Netzhautzellen züchten lassen. Vor zwanzig Jahren hielten das viele für unmöglich. Heute sind iPS-Zellen ein Standardwerkzeug der Forschung, und 2026 wurden in Japan die ersten Therapien daraus zugelassen.

Wie entstehen iPS-Zellen? Der Ablauf

Die Herstellung von iPS-Zellen folgt heute einem gut eingespielten Ablauf. Ausgangspunkt ist eine Zellprobe, die sich ohne großen Eingriff gewinnen lässt.

1. Zellen gewinnenAus einer kleinen Hautprobe werden Bindegewebszellen (Fibroblasten) vermehrt. Inzwischen eignen sich auch Blutzellen oder Zellen aus Haarwurzeln oder Urin.
2. Faktoren einbringenDie Gene für vier Transkriptionsfaktoren werden in die Zellen geschleust: Oct3/4, Sox2, Klf4 und c-Myc. Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die bestimmte Gene an- oder abschalten.
3. AbwartenÜber Wochen wird das Genaktivitätsmuster der Zellen umgebaut. Beim Menschen dauert es etwa drei bis vier Wochen, bis Kolonien entstehen, die embryonalen Stammzellen gleichen. Nur ein kleiner Teil der Zellen schafft das; im ersten Mausversuch waren es etwa 0,01 bis 0,1 Prozent.
4. Auswählen und prüfenGeeignete Kolonien werden einzeln vermehrt und getestet: Sind Pluripotenz-Gene aktiv? Können die Zellen Abkömmlinge aller drei Keimblätter bilden? Ist das Erbgut unverändert geblieben?
5. DifferenzierenMit gezielten Signalstoffen im Kulturmedium lenkt man die iPS-Zellen zu dem gewünschten Zelltyp, etwa zu Nervenvorläuferzellen oder Herzmuskelzellen.

Die Entdeckung: vier Faktoren statt einer Eizelle

Dass eine spezialisierte Zelle noch alle Gene besitzt, hatte John Gurdon schon 1962 gezeigt: Ein Zellkern aus einer Darmzelle des Frosches konnte, in eine entkernte Eizelle verpflanzt, ein ganzes Tier hervorbringen. Doch dafür brauchte man eine Eizelle. Wie ein solcher Kerntransfer funktioniert, erklärt die Seite zum Zellkerntransfer.

Shinya Yamanaka und Kazutoshi Takahashi in Kyoto suchten nach den Faktoren in der Eizelle, die diese Umprogrammierung bewirken. Sie wählten 24 Gene aus, die in embryonalen Stammzellen besonders aktiv sind, und brachten sie gemeinsam in Bindegewebszellen von Mäusen ein. Es entstanden Kolonien, die embryonalen Stammzellen glichen. Dann ließen sie die Gene einzeln weg und prüften, welche unverzichtbar sind. Übrig blieben vier – veröffentlicht im August 2006. Im November 2007 gelang dasselbe mit menschlichen Zellen. Fast zeitgleich zeigte die Gruppe von James Thomson in den USA, dass es auch mit einer etwas anderen Kombination klappt (Oct4, Sox2, Nanog, Lin28). 2012 erhielten Gurdon und Yamanaka gemeinsam den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Wofür man iPS-Zellen nutzt

Der größte Nutzen liegt bisher in der Forschung. Aus Hautzellen von Menschen mit einer erblichen Erkrankung lassen sich zum Beispiel Nervenzellen züchten, die die Krankheitsursache in sich tragen. Forschende können so beobachten, was in diesen Zellen schiefläuft – ein Krankheitsmodell in der Kulturschale. An denselben Zellen lassen sich Tausende Wirkstoffe testen. Herzmuskelzellen aus iPS-Zellen werden genutzt, um zu prüfen, ob ein neues Medikament den Herzrhythmus stört.

Auch als Therapie rücken iPS-Zellen näher. 2014 wurden in Japan erstmals Netzhautzellen aus iPS-Zellen bei einer Patientin transplantiert. Am 6. März 2026 erteilte das japanische Gesundheitsministerium dann die weltweit ersten Zulassungen für Produkte aus iPS-Zellen – allerdings nur bedingt und befristet:

Weil die Studien so klein waren, muss die Wirksamkeit innerhalb von sieben Jahren in der Behandlung bestätigt werden; erst dann ist eine reguläre Zulassung möglich (Stand: Oktober 2026). Beide Produkte nutzen Zellen von Spenderinnen und Spendern, nicht die eigenen Zellen der Behandelten – das spart Zeit und Kosten, kann aber Abwehrreaktionen des Immunsystems auslösen.

Risiken und Ethik

Das größte Risiko sind Tumoren. Pluripotente Zellen teilen sich unbegrenzt; bleiben nach der Differenzierung einzelne iPS-Zellen übrig, können sie Geschwülste bilden. Einer der vier Faktoren, c-Myc, ist zudem ein Onkogen, also ein Gen, das an der Entstehung von Krebs beteiligt sein kann. Frühe Verfahren nutzten Viren, die die Faktor-Gene dauerhaft ins Erbgut einbauten; heute gibt es Methoden, die keine fremde DNA zurücklassen. Außerdem können sich während der langen Kultur Mutationen anhäufen, und die Umprogrammierung ist nicht immer vollständig. Jede Zelllinie muss deshalb aufwendig geprüft werden.

Ethisch haben iPS-Zellen einen entscheidenden Vorteil: Für sie wird kein Embryo verbraucht. In Deutschland gelten für sie weder das Verbot der Gewinnung noch die Einschränkungen des Stammzellgesetzes, weil sie pluripotent und nicht totipotent sind. Warum genau diese Grenze rechtlich zählt, erklärt die Seite Totipotent, pluripotent, multipotent. Neue Fragen bleiben trotzdem: Aus pluripotenten Zellen lassen sich im Labor embryoähnliche Strukturen und Vorstufen von Keimzellen erzeugen. Und die Zellen tragen das vollständige Erbgut ihrer Spender – ein Fall für Einwilligung und Datenschutz. Den Gesamtüberblick über Stammzellarten und die Rechtslage gibt die Hauptseite zu den Stammzellen.

Fachbegriffe

iPS-Zellen

Induzierte pluripotente Stammzellen: durch Reprogrammierung aus Körperzellen gewonnene pluripotente Zellen.

Reprogrammierung

Zurückversetzen einer spezialisierten Zelle in einen pluripotenten Zustand.

Yamanaka-Faktoren

Die Transkriptionsfaktoren Oct3/4, Sox2, Klf4 und c-Myc, mit denen die Reprogrammierung erstmals gelang.

Transkriptionsfaktor

Protein, das an DNA bindet und Gene an- oder abschaltet.

Differenzierung

Spezialisierung einer Zelle zu einem bestimmten Zelltyp.

Onkogen

Gen, das bei Überaktivität zur Entstehung von Krebs beitragen kann, z. B. c-Myc.

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