Direktlink :
Inhalt; Accesskey: 2 | Hauptnavigation; Accesskey: 3 | Servicenavigation; Accesskey: 4

Molekül-Mix erzeugt Gehirnstammzellen

Mikroskopisches Bild induzierter neuronaler Stammzellen. <ic:message key='Bild vergrößern' />
Mikroskopisches Bild induzierter neuronaler Stammzellen. Quelle: MPI Münster

27.03.2012  - 

Pluripotente Stammzellen sind wahre Universaltalente. Sie können sich in jeden beliebigen Zelltyp verwandeln. Das macht sie für die Gewebe-Ersatztherapie so interessant. Ob Herzinfarkt oder Alzheimer, zerstörtes Gewebe ließe sich durch die Gabe einiger nachgezüchteter Zellen wieder flicken. Doch auch auf zellulärer Ebene ist es nur ein schmaler Grat zwischen Genie und Wahnsinn. Läuft das Zellteilungsprogramm der pluripotenten Stammzellen aus dem Ruder, entsteht Krebs. Aus diesem Grund ist für viele Forscher der therapeutische Einsatz von pluripotenten Stammzellen noch fern. Auf der Suche nach Alternativen wurden nun zwei deutsche Forschergruppen unabhängig voneinander fündig. Ihre unterschiedlichen Ansätze stellten die Stammzellexperten um Hans Schöler vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster sowie Oliver Brüstle vom Life & Brain Center der Universität Bonn nun beide im Fachjournal Cell Stem Cell vor.

Das Forscherteam vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster wurde von Hans Schöler geleitet. Dem Team gelang es weltweit zum ersten Mal, aus ausgereiften Körperzellen direkt sogenannte Körperstammzellen zu züchten. Bisher gingen die Wissenschaftler dafür einen Umweg über embryonale Stammzellen oder ihre Verwandten aus dem Labor, die induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen). Der wichtigste Unterschied: Während sich die natürlichen oder künstlich erzeugten Alleskönner-Zellen in alle möglichen Zelltypen differenzieren können, sind den sogenannten multipotenten Körperstammzellen klare Grenzen gesetzt. Sie können sich nur noch zu bestimmten Gewebearten differenzieren. "Die Regeneration bestimmter Gewebetypen kann mit unserem Verfahren deutlich zielgerichteter und sicherer werden," sagt Schöler. Ihre Vorgehensweise stellen die Forscher in der Fachzeitschrift Cell Stem Cell (2012, Online-Vorabveröffentlichung) vor.

Brn4 bringt Hautzelle unter seinen Befehl

Für die Reprogrammierung der Körperzellen in Körperstammzellen nutzten die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut einen besonderen Mix an Proteinen, die das Wachstum von Zellen im Körper steuern. "Wir haben einen Faktor verwendet, Brn4, der bisher in Versuchen dieser Art noch nicht zum Einsatz kam", sagt Hans Schöler: "Brn4 hat sich dabei als ein Kapitän herausgestellt, der sein Schiff – die Hautzelle – sehr schnell und sehr wirksam unter seinen Befehl bringt.

Urteile zu Stammzellpatenten

Stammzellpatente werden immer wieder kritisch diskutiert. Im Jahr 2006 hat das Bundespatentgericht in München ein Patent des Stammzellforschers Oliver Brüstle teilweise für nichtig erklärt. zum Artikel Im Oktober 2011 bestätigte der Europäische Gerichtshof diese Entscheidung. zum Artikel

Er sorgt dafür, dass eine klare Richtung eingeschlagen wird und aus der Hautzelle eine neuronale Körperstammzelle wird." Diese Umwandlung sei umso wirkungsvoller, je öfter sich die Zellen unter Einfluss der Wachstumsfaktoren und der richtigen Kulturbedingungen teilen würden, so Schöler: "Die Zellen verlieren immer mehr ihre molekulare Erinnerung daran, dass sie mal eine Hautzelle waren." Nach einigen Teilungsrunden seien die induzierten neuronalen Körperstammzellen von natürlich vorkommenden kaum noch zu unterscheiden. Ihre Teilungsfähigkeit haben sie dabei nicht eingebüßt: „130 sogenannte Passagen haben die Nervenstammzellen in der Petrischale bereits hinter sich. Das bedeutet, dass sie sich mehr als 400 Mal geteilt haben“, berichtet Schöler. Die Münsteraner Forscher wollen als nächstes überpüfen, ob sich ihre Ergebnisse auf menschliche Zellen übertragen lassen. "Dadurch, dass die Körperstammzellen multipotent sind und die Gefahr der Tumorbildung dramatisch reduziert ist, könnten die Zellen in einigen Jahren zur Geweberegenerierung bei Krankheiten oder im Alter eingesetzt werden." Bis es soweit sei, müssten aber noch erhebliche Forschungsanstrengungen unternommen werden, so Schöler weiter.

Steuerungsfaktor Oct4 nur für kurze Zeit einschalten

Auch die Arbeiten der Wissenschaftler um Oliver Brüstle vom Life & Brain Center der Universität Bonn dienen noch der Grundlagenforschung. Bisher konzentrierten sich die Bonner Stammzellexperten auf iPS-Zellen. In den aktuellen Versuchen hat sich das geändert, berichtet der Teamleiter Frank Edenhofer vom Institut für Rekonstruktive Neurobiologie. „Ganz bewusst zielten wir jedoch auf die Herstellung von neuralen Stammzellen oder Gehirnstammzellen, nicht auf die pluripotenten iPS-Alleskönnerzellen, ab“, sagt Edenhofer. Bei diesen Zellen handelt es sich um sogenannte somatische oder adulte Stammzellen, die sich in die für das Nervensystem typischen Neurone, Oligodendrozyten und Astrozyten umwandeln können. Bei den Versuchen kamen die vier Faktoren zum Einsatz, die auch bei der klassischen Herstellung von induzierten pluripotenten Stammzellen eine Rolle spielen: Sox2, Klf4, c-Myc und Oct4. Entscheidender Steuerungsfaktor sei das Gen Oct4, berichten die Forscher nun ebenfalls in Cell Stem Cell (2012, Online-Vorabveröffentlichung). „Es bereitet zwar zunächst die Bindegewebszelle für die Umprogrammierung vor, hindert sie aber später daran, in eine Gehirnstammzelle überzugehen“, berichtet der Bonner Stammzellforscher. Während dieser Faktor bei der Gewinnung von iPS-Zellen über einen längeren Zeitraum angeschaltet wird, aktivierten die Bonner Wissenschaftler das Gen mit speziellen Techniken nur für wenige Tage.

Mehr zum Thema auf biotechnologie.de

News: Besser sehen mit der Stammzelle

News: Forscher programmieren Stammzellen per Spritze

News: Nervenleiden mithilfe von reprogrammierten Stammzellen erforscht

„Wenn man an diesem Schaltermolekül dreht und es zeitlich begrenzt, gelangt man direkt zu Gehirnstammzellen, welche wir als induzierte neurale Stammzellen bezeichnen“, sagte Edenhofer. „Oct4 stößt den Prozess an, öffnet das Erbmaterial der Zellen und macht sie klar für die direkte Umprogrammierung.“ Offensichtlich dürfe Oct4 aber nicht zu lange einwirken, da die Konvertierung sonst bis zum Embryonalstadium voranschreite. „Den genauen Mechanismus der Konvertierung müssen wir allerdings noch analysieren“, räumt Edenhofer ein.

Die Vorteile der neuen Methode sind schon jetzt offensichtlich. „Da wir die Reprogrammierung der Zellen über das Embryonalstadium einsparen, geht unser Verfahren gegenüber der Herstellung von iPS-Zellen etwa zwei bis drei Mal schneller“, betont Edenhofer. Damit seien auch der Aufwand und die Kosten viel geringer. Außerdem sei das neuartige Bonner Verfahren mit einem drastisch reduzierten Tumorrisiko verbunden.

Ob sich die mit den unterschiedlichen Methoden hergestellten Stammzellen voneinander unterscheiden, lässt sich noch nicht sagen. Das werden erst Versuche mit menschlichen Zellen und Experimente mit Tiermodellen zeigen.

© biotechnologie.de/bk
 

Videos

Kurzfilme zur Biotechnologie in unserer Videorubrik

Ob Medizin, Landwirtschaft oder Industrie - in unserer Videorubrik finden Sie eine ganze Reihe von Kurzfilmen, die Sie leicht verständlich in die Welt der Biotechnologie einführen. 


Zur Rubrik Videos

TV-Glossar

Kreidezeit - Begriffe aus der Biotechnologie

Von A wie Antikörper bis Z wie Zellkultur - die Kreidezeit erklärt Begriffe aus der Biotechnologie kurz und knapp an der Tafel. Alle Videos finden Sie in unserem Filmarchiv.


Zur Rubrik Kreidezeit