Überlebenschancen von Stammzellen in der Langzeitlagerung

In der regenerativen Medizin bieten Stammzellen (z.B. aus der Nabelschnur, dem Knochenmark oder der Plazenta) große Chancen, da sie immunologisch gut verträglich sind und ohne ethische Restriktionen gewonnen werden können. Da es bei einer Einlagerung über viele Jahre zu Qualitätseinbußen kommen kann, werden sehr viele Zellen eingefroren, was mit großen Kosten verbunden ist.

Wissenschaftlerinnen bei der Entnahme von Stammzellen aus einem Kyrotank

Entnahme von Kryogefäßen aus flüssigem Stickstoff von Dr. Olena Pogozhykh (Charkiw) und Priv.-Doz. Dr. Thomas Müller (Hannover) © T. Müller

Hier setzt das deutsch-ukrainische Projekt an, das nach zweijähriger Laufzeit am 30. September 2015 abgeschlossen wurde. In diesem Projekt sollen Daten gewonnen werden, um eine Langzeitlagerung zu simulieren und damit mögliche Qualitäts- und Quantitätseinbußen einzuschätzen zu können.

Zwischen der Entnahme der Stammzellen und deren Anwendung liegen in der Regel viele Jahre, in denen sie in Kryobanken, in Tanks mit flüssigem Stickstoff bei -196°C, aufbewahrt werden. Herausforderungen bei der Langzeitlagerung sind verminderte Überlebensraten und ggf. Qualitätseinbußen. Zudem fehlen Erkenntnisse, ob künstliche genetische Zellmodifizierungen, zum Beispiel zur Verringerung der Immunabstoßung, durch die Lagerung negativ beeinflusst werden.

Optimierung der Lager- und Herstellungskosten

Mit den im Projekt optimierten Langzeit-Kryoprotokollen können Lager- und Herstellungskosten gesenkt werden, da für gleiche Überlebensraten weniger Zellen auf lange Zeit eingefroren werden müssen. Dies ist beispielsweise in der Stammzellbiologie, Reproduktions- und Transfusionsmedizin bei der Lagerung von wenigen, aber durch ihre Funktion oder ihren Haplotyp wertvollen Zellen sehr wichtig. Mittels einer simulierten Langzeitlagerung kann zudem vor dem endgültigen Einfrieren eine Überlebens- und Funktionsprognose erstellt werden, was für eine spätere klinische Anwendung auch wirtschaftlich von Vorteil ist.

Besondere Ergebnisse und Erfolge der Maßnahme

Durch kontrolliert fluktuierte Temperaturzyklen wurde die erfolgreiche Etablierung eines simulierten Lagerungsprotokolls von 20 Jahren auf 2 Wochen verkürzt. Diese Simulationsmethode kann jederzeit auf andere klinisch relevante Zellarten übertragen werden; als prognostischer Test fungieren und gegebenenfalls patentiert werden. Bei der eingesetzten Biobank-Technologie fand ein sehr fruchtbarer Wissenstransfer von Seiten der Ukraine zur Lagerung von adulten Stammzellen, zu Zellkonzentrationen und Austestung verschiedener Kälteschutzmittel, sowie Einfrierraten statt.

Zudem wurden Verbesserungen in der Qualitätsprüfung der Zellen mittels neuester Testverfahren (Einbeziehung von Apoptose- und Zellüberlebensmarkern und Zellmetabolismus-Tests) erreicht.

Mehrwert der internationalen Zusammenarbeit

Bei der im Rahmen des Aktionsplans Ukraine der Bundesregierung unterstützten länderübergreifenden Zusammenarbeit zwischen Zell- und Kryobiologen, Stammzellforschenden und Medizinern wurde das komplementäre Wissen der ukrainischen und deutschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern erfolgreich zusammengeführt. Dabei wurde die Infrastruktur der jeweiligen Partnerinstitute in Hannover und Charkiw intensiv genutzt. Die Ergebnisse wurden bereits in Fortbildungsveranstaltungen und auf Kongressen vorgestellt, zudem wird eine Publikation in einer wissenschaftlichen Fachzeitschrift vorbereitet. Ein Bestandteil der Kooperation war zudem die Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern.

Die Förderung wurde durch das Internationale Büro begleitet.

Ansprechpartner

Dr. Erich Rathske
Internationales Büro
 
 
 
 
Erich.Rathske@dlr.de
 

Priv.-Doz. Dr. Thomas Müller
Medizinische Hochschule Hannover
+49 511 532 5208
mueller.thomas@mh-hannover.de

Institut für Probleme der Kryobiologie und Kryomedizin der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine, Charkiw