Die Stammzelltransplantation stellt einen viel versprechenden Ansatz in der Therapie von sowohl akuten als auch chrononisch-degenerativen Erkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS) dar. Experimentelle Studien zeigen einen restaurativen Effekt u. a. bei Morbus Parkinson [1, 2, 3], cerebraler Ischämie [4, 5, 6] und chronischer Neuroinflammation [7, 8, 9]. Die Vermittlung des therapeutischen Effekts – Restauration degenerierter neuronaler Strukturen versus Stimulation endogener Reparaturmechanismen – bleibt bislang jedoch umstritten. Eine Evaluierung der verschiedenen Transplantationstechniken und -protokolle und die Übertragung der durchaus erfolgreichen experimentellen Studien auf den Menschen sind bislang nicht gelungen. Klinische Studien zeigten bislang widersprüchliche Ergebnisse und führten lediglich in Einzelfällen zu einer Verbesserung der klinischen Symptomatik [10, 11]. Dies ist auch im Fehlen einer Methodik begründet, die eine spezifische und räumlich hochaufgelöste Sichtbarmachung der transplantierten Zellen über einen längeren Zeitraum erlaubt. Die vorliegende Arbeit versucht eine Methodik zu etablieren, magnetisch markierte Stammzellen im lebenden ZNS mittels Magnetresonanztomographie zu visualisieren. Es sollte möglich sein, die hohe räumliche Auflösung der Kernspintomographie mit der Spezifität nuklearmedizinischer Methodik zu verbinden.

Exemplarisch wurden hier eine chronische neurodegenerativen Erkrankung – Morbus Parkinson – sowie ein akuter Insult – die cerebrale Ischämie – anhand von Kleintier-modellen untersucht.

Das experimentelle Grundkonzept des hier vorgestellten Ansatzes besteht aus zwei charakteristischen Komponenten:

– Die erste Komponente besteht in der extrakorporalen magnetischen Markierung der Stammzellen mittels Inkubation mit Eisenoxidnanopartikeln. Die extrakorporale Markierung ist die Grundvoraussetzung der Spezifität späterer Detektion. Im ersten untersuchten Krankheitsmodell, dem Rattenmodell des Morbus Parkinson, wurde eine intrastriatale stereotaktische Transplantation magnetisch markierter embryonaler Stammzellen durchgeführt, wogegen im zweiten Krankheitsmodell, einem Mausmodell der cerebralen Ischämie, eine intravenöse Injektion magnetisch markierter mononukleärer Zellen erfolgte.

– Die zweite Komponente besteht in der Visualisierung der Stammzellen durch Magnetresonanzbildgebung. Eisenoxidmarkierte Zellen verursachen eine ausgeprägte Hypodensität in T2*-gewichteter MR-Bildgebung, und sind somit vom umgebenden Hirnparenchym zu diskriminieren. Somit sollten Aussagen über Lokalisation, eventueller Migration und Überleben der transplantierten Zellen über einen längeren Zeitraum möglich sein.

Abbildung 1: Experimentelles Grundkonzept des vorliegenden Ansatzes zellulärer Magnetresonanzbildgebung.