Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kontrolle über das Stammzellprogramm

05.07.2005


Kontrolliertes Umprogrammieren von Stammzellen durch Kulturbedingungen / Max-Planck-Wissenschaftler mit neuem Konzept für embryonale Stammzellen


Der Kern einer Körperzelle wird in eine Eizelle injiziert. Forscher bezeichnen das als somatischen Kerntransfer. Bild: Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin


Entwicklung klonaler Mausembryonen nach Zellkerntransfer vom 2-Zell-, 4-Zell- und 8-Zell-Stadium über die Morula bis zur Blastozyste (v. l.) Bild: Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin



Pluripotente Stammzellen lassen sich in alle Zelltypen des Körpers differenzieren. Im gesunden menschlichen Körper konnten sie bislang allerdings nicht nachgewiesen werden. Ihre Herleitung von körpergleichen pluripotenten Zellen über das Verfahren des Kerntransfers in Eizellen wäre sehr wertvoll für die Medizin. Der Kerntransfer in menschliche Eizellen wird allerdings kontrovers diskutiert und ist in vielen europäischen Ländern verboten. Um das Potenzial dieses Verfahrens abschätzen zu können, muss in erster Linie folgende Frage beantwortet werden: Ist das Ergebnis des Zellkerntransfers in Eizellen zufällig oder lässt es sich experimentell kontrollieren? Mit ihren aktuellen Untersuchungen an Mausklonen liefern Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster erste Hinweise, dass das Entwicklungspotenzial von Klonen stark von den Kulturbedingungen abhängt und der Prozess des Umprogrammierens zu pluripotenten Stammzellen außerordentlich variabel ist.



Auf regenerativen Therapien durch Zellersatz ruhen viele Hoffnungen von Patienten. Ziel ist es, beschädigte Organe und Gewebe durch Stammzellen in ihrer Funktion wiederherzustellen oder zumindest zu verbessern. Dabei wäre es von Vorteil, Zellen und Gewebe verwenden zu können, die mit dem Patienten genetisch identisch und damit immunologisch gut verträglich sind. Pluripotente Stammzellen sind zwar zelluläre Alleskönner, konnten aber bislang nur in den allerersten embryonalen Stadien nachgewiesen werden und stehen daher nicht für autogene Therapien zur Verfügung. Eine Möglichkeit, solche Zellen zu gewinnen, liegt im somatischen Kerntransfer. Dabei wird der Kern einer vom Patienten stammenden normalen Körperzelle in eine zuvor entkernte Eizelle gebracht. Diese beginnt sich nach einem Stimulus zu teilen und wächst zu einer Blastozyste, die man in eine Kulturschale überführt. Die auswachsenden embryonalen Stammzellen werden anschließend dazu gebracht, sich in bestimmte Zelltypen, beispielsweise Nerven- oder Muskelzellen, zu entwickeln.

Durch die Übertragung des Zellkerns in die Eizelle "verjüngt" sich der Zustand des Kerns von einer ausdifferenzierten Körperzelle hin zu einer pluripotenten Stammzelle. Die Forscher bezeichnen diesen Prozess als Reprogrammierung. Bei einer Körperzelle wird nur ein bestimmter Satz von Genen abgelesen; viele andere Gene sind abgeschaltet. Um die Zelle wieder in einen frühen Zustand zurückzuversetzen, muss das Ablesen der Gene, die Genexpression, quasi wieder auf die Anfangseinstellung zurückgesetzt werden. Bisher waren Forscher der Ansicht, dass dies innerhalb der ersten Stunden nach Injektion des Zellkerns in die Eizelle geschieht. Das Zurücksetzen sollte rein zufällig erfolgen; seine Natur ist unbekannt und die beteiligten Faktoren liegen - wie Untersuchungen aus der Arbeitsgruppe von Hans Schöler am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster nahe legen [1] - nicht im Cytoplasma der Eizelle, sondern in deren Kern.

Michele Boiani und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut sind der Frage nachgegangen, wie der Prozess der Reprogrammierung nach dem Kerntransfer abläuft, ob er vollständig ist oder, falls dies nicht der Fall ist, ob es möglich ist, ihn experimentell zu verbessern und zu kontrollieren. Eine solches Verständnis wäre nicht nur aus Sicht der Grundlagenforschung hochinteressant, sondern auch für eine klinische Anwendung von Vorteil. Angesichts der jüngsten Erfolge koreanischer Stammzellforscher ist man beim somatischen Kerntransfer einen großen Schritt vorangekommen: Noch vor einem Jahr benötigten die koreanischen Forscher 242 Eizellen bzw. 30 Embryonen (also Blastozysten), um eine einzige menschliche Stammzelllinie herzustellen. Vor allem diese mangelnde Effizienz des Verfahrens, die Tatsache, dass die große Mehrzahl der Klone frühzeitig abstirbt oder aber erhebliche Wachstumsanomalitäten aufweist, ließen am therapeutischen Potenzial dieses Verfahrens zweifeln. Mittlerweile ist es den Koreanern aber durch äußerst präzise und hoch selektive Prozeduren gelungen, in denen beispielsweise nur das beste biologische Material für die Experimente ausgewählt wurde, aus lediglich zehn Eizellen bzw. drei Blastozysten eine embryonale Stammzelllinie zu gewinnen. Damit ist zumindest eines der Argumente gegen das therapeutische Klonen - die mangelnde Effizienz des Verfahrens - hinfällig.

Trotzdem bleiben nach wie vor Unwägbarkeiten. Bereits vor drei Jahren publizierten Wissenschaftler Experimente am Mausmodell: Danach hängt die Entwicklung von Klonmäusen maßgeblich davon ab, welcher Spenderkern eingesetzt wird. Setzten die Wissenschaftler so genannte Cumulus-Zellkerne aus Ovarien ein, so wurden die Klonmäuse besonders fett. Handelte es sich um so genannte Sertoli-Zellen aus den Hoden von Mausmännchen, so starben die Mäuse dagegen zu einem ungewöhnlich frühen Zeitpunkt. Wenn aber Klontiere Anomalitäten während des Heranwachsens zeigen, muss man dann nicht auch bei den embryonalen Stammzellen, nachdem sie sich etwa zu Nerven- oder Muskelzellen entwickelt haben, mit Problemen rechnen?

Vor diesem Hintergrund gewinnt ein tieferes Verständnis der Reprogrammierung besonderes Gewicht. Die Max-Planck-Forscher konnten zeigen, dass klonierte Mausblastozysten von genetisch identischen Kernspenderzellen Unterschiede in der Genexpression zeigen, die nicht zufällig sind, sondern durch unterschiedliche Kulturbedingungen gesteuert werden: Sowohl die Rate der Blastozysten-Bildung, als auch die Verteilung der Boten-RNA (mRNA) des pluripotenten Stammzellmarkers Oct4 in den klonalen Blastozysten waren davon abhängig. Das aber bedeutet, dass der Prozess des Reprogrammierens nicht auf den Spenderkern beschränkt ist und sich auch über die ersten Zellteilungen hinaus fortsetzt.

"Unsere Beobachtungen zeigen, dass für die Entwicklung bis zum Blastozystenstadium keine vollständige Reprogrammierung notwendig ist. Für den Erfolg des Prozesses ist unter anderem der Ursprung des Spenderkerns ausschlaggebend. Dennoch können wir die Entwicklung geklonter Blastozysten und die Reprogrammierung durch die Wahl geeigneter Kulturbedingungen beeinflussen", erklärt Michele Boiani. "Embryonale Stammzellen sind offenbar aber nicht mit der inneren Zellmasse der Blastozyste gleichzusetzen. Anhand der Oct4-Expression in der Blastozyste können wir Aussagen über die Effizienz der Gewinnung embryonaler Stammzellen machen. Es ist allerdings nicht möglich, die fötale Entwicklung geklonter Embryonen vorherzusagen, geschweige denn, sie zu verbessern."

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Blastozysten Eizelle Kerntransfer Prozess Reprogrammierung Stammzelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie