Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blaupause für die Stammzelldifferenzierung von Leberzellen

03.06.2015

Die Forschung mit Stammzellen wird immer wichtiger, denn Stammzellen können sich in jede beliebige Körperzelle verwandeln – und daher beispielweise der Therapie von Organschäden oder als Alternative zu Tierversuchen dienen. Eine wesentliche Forschungsfrage aktuell ist: Wie sehr gleichen die weiterentwickelten Stammzellen schon ihren echten Vorbildern, z. B. Leberzellen?

Wissenschaftler am IfADo – Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund haben in Kooperation mit Partnern aus ganz Europa eine Methode entwickelt, die auf Basis von Genanalysen und mittels mathematischer Modelle verschiedene Zelltypen systematisch miteinander vergleichbar macht.


Links: Leberzellen (Hepatozyten), rechts: hepatozytenähnliche Zellen. Mit bloßem Auge sind die Unterschiede kaum erkennbar. Ein neues statistisches Verfahren zeigt nun die genetische Ähnlichkeit.

IfADo / University of Edinburgh

Die Leber hat die herausragende Fähigkeit, sich selbst zu reparieren. Bei schweren Leberschäden wird dieser körpereigene Mechanismus allerdings nur eingeschränkt oder gar nicht ausgeführt. Einzige Lösung bislang: Eine Organtransplantation, die oft zu spät erfolgt und mit hohen Gefahren und Kosten einhergeht. Eine Alternative, an der Forscher rund um den Globus arbeiten ist die Stammzelltherapie.

Solche Stammzellen haben die Eigenschaft, sich in jede Zelle des menschlichen Körpers entwickeln zu können – in Haut-, Nerven- oder Organzellen – oder eben in Leberzellen, die sogenannten Hepatozyten. Aktueller Stand der Forschung sind hepatozytenähnliche Zellen, die aus verschiedenen Stammzellen gezüchtet werden. Die große Frage dabei ist, wie sehr diese in Aufbau und Funktion einer echten Hepatozyte entsprechen.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am IfADo – Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund entwickeln in Kooperation mit Partnern aus ganz Europa eine Methode, um solche hepatozytenähnlichen Zellen mit echten Hepatozyten genetisch zu vergleichen. Bei 22.000 Genen pro Zelle ist dies kein einfaches Unterfangen. Der DNA-Aufbau der Hepatozyte ist zwar bekannt, da die Zahl der Gene jedoch sehr groß ist, haben die Forscher sie mittels mathematischer Modelle nach Funktions- und Regulationsprinzipien gebündelt.

Beispielsweise gibt es Gene, die für die Bildung von Proteinen wie Stoffwechselenzymen zuständig sind, andere sind für die Zellreproduktion verantwortlich. Bei einer echten Hepatozyte ist die Bildung von Proteinen wie Cytochrom (P450) und Sulfotransferase enorm wichtig, da sie beim Abbau giftiger Substanzen helfen – einer Hauptaufgabe der Leber. Hingegen sind Gene, die den Zellzyklus bestimmen, bei Leberzellen weniger ausgeprägt.

Die Projektgruppe hat nun mittels mathematischer Modelle die gebündelten Genpäckchen von echten Leberzellen, Stammzellen und sechs verschiedenen, aus Stammzellen gezüchteten hepatozytenähnlichen Zelltypen verglichen. Der Vergleich zeigt, dass die hepatozytenähnlichen Zellen bei bestimmten wesentlichen Genbündeln, die zum Beispiel für die Bildung von Proteinen in der Leber verantwortlich sind, der echten Leberzelle sehr ähnlich sind, bei anderen Gengruppen dafür eher Darmzellen ähneln – zumindest, was ihre Funktion betrifft.

Aus den Stammzellen sind also gemischte Zelltypen geworden. Außerdem zeigt die Analyse, welche Mechanismen und Gene für die Ausbildung der unterschiedlichen Zelltypen verantwortlich sind. Mit diesem Wissen können die Forscherinnen und Forscher genau bestimmen, wie weit sich die gezüchteten Zellen von den Stammzellen entfernt haben, ob die Zellen auf dem richtigen Weg sind und welche Genbündel noch stärker entwickelt werden müssen, um einer echten Leberzelle zu entsprechen.

Der Projektgruppe ist damit ein wichtiger Schritt in Richtung Stammzelltherapie bei Lebererkrankungen gelungen. Im Labor gezüchtete Hepatozyten stellen außerdem eine Grundlage für die Testung der Wirkung neuer Medikamente dar und können daher eine wichtige Alternative für Tierversuche werden. Die Ergebnisse aus dem Vergleich sind auch deshalb so wichtig, weil mit hepatozytenähnlichen Zellen bereits Medikamente oder toxische Stoffe getestet werden und man nun besser einschätzen kann, wie vertrauenswürdig die Ergebnisse sind.

Ein derart systematischer Vergleich hat so noch nicht stattgefunden. Die jüngst im „Journal of Hepatology“ erschienenen Ergebnisse bieten demnach eine Blaupause für die Erforschung der Stammzelldifferenzierung bei Leberzellen. Koordiniert wird das Projekt von Dr. Patricio Godoy, Leiter der Nachwuchsgruppe „LivTox“ am IfADo.

Originalpublikation:
Godoy, P., Schmidt-Heck, W., Natarajan, K., Lucendo-Villarin, B., Szkolnicka, D., Asplund, A., Bjorquist, P., Widera, A., Stoeber, R., Campos, G., Hammad, S., Sachinidis, A., Damm, G., Weiss, T.S., Nussler, A., Synnergren, J., Edlund, K., Küppers-Munther, B., Hay, D., Hengstler, J.G., Gene networks and transcription factor motifs defining the differentiation of stem cells into hepatocyte-like cells, Journal of Hepatology (2015), doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhep.2015.05.013

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Jan G. Hengstler
Leiter des Forschungsbereichs Toxikologie
Telefon: + 49 231 1084-348
E-Mail: hengstler@ifado.de

Das IfADo - Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund erforscht die Potenziale und Risiken moderner Arbeit auf lebens- und verhaltenswissenschaftlicher Grundlage. Aus den Ergebnissen werden Prinzipien der leistungs- und gesundheitsförderlichen Gestaltung der Arbeitswelt abgeleitet. Das IfADo hat mehr als 230 Mitarbeiter/innen aus naturwissenschaftlichen und technischen Disziplinen. Das Institut ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, die 89 selbstständige Einrichtungen umfasst. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 18.100 Personen, darunter 9.200 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei 1,64 Milliarden Euro.

Weitere Informationen:

http://www.ifado.de

Verena Schreiber | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise