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Körperstammzellen erstmals direkt aus Hautzellen erzeugt

22.03.2012
Umweg über Pluripotenz entfällt - Schölers Arbeitsgruppe weltweit erstes Team

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für molekulare Biomedizin in Münster haben weltweit erstmalig Körperstammzellen aus ausdifferenzierten Körperzellen gewonnen. Die Arbeitsgruppe um den Stammzellforscher Hans Schöler setzte dafür Hautzellen ein.


Immunfluoreszenz-Mikroskopie induzierter neuronaler Stammzellen mit Antikörpern gegen die neuronalen Stammzellmarker SSEA1 (rot) und Olig2 (grün). © MPI für molekulare Biomedizin

Mit einer spezifischen Kombination aus Wachstumsfaktoren und unter entsprechenden Kulturbedingungen entwickelten sich die von Mäusen gewonnenen Hautzellen direkt zu neuronalen Körperstammzellen. "Uns ist damit der Nachweis gelungen, dass eine Reprogrammierung von Körperzellen nicht zwingend über pluripotente Stammzellen erfolgen muss", sagt Schöler: "Die Regeneration bestimmter Gewebetypen kann mit unserem Verfahren deutlich zielgerichteter und sicherer werden."

Bisher waren pluripotente Stammzellen das Nonplusultra der Stammzellforschung: Wissenschaftler erzeugen diese Alleskönner-Zellen aus ausdifferenzierten Körperzellen. Pluripotente Stammzellen können sich dann zu jedem beliebigen Gewebetyp des Körpers entwickeln. Die Pluripotenz ist jedoch für den medizinischen Einsatz ein Nachteil, wie Hans Schöler erläutert: "Pluripotente Stammzellen sind so entwicklungsfähig, dass sie sich auch in Krebszellen verwandeln können – anstatt ein Gewebe zu regenerieren, verursachen sie unter Umständen einen Tumor." Die von Schölers Team heute beschriebenen Körperstammzellen weisen hier einen Ausweg: Sie sind "nur" multipotent, können also nicht alle, sondern nur bestimmte, genau definierte Gewebetypen wie im vorliegenden Falle ganz unterschiedliche Nervengewebe bilden. Ein enormer Vorteil im Hinblick auf den therapeutischen Einsatz.

Für die Reprogrammierung der Körperzellen in Körperstammzellen benutzten die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut einen ausgeklügelten Mix an Wachstumsfaktoren, also 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. 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.

Auf lange Sicht sieht Schöler in den heute veröffentlichen Ergebnissen erhebliches medizinisches Anwendungspotenzial: "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. Die bisherigen Erkenntnisse beruhen auf Versuchen mit Hautzellen, die von Mäusen gewonnen wurden – im nächsten Schritt sind entsprechende Untersuchungen mit menschlichen Zellen erforderlich. Zudem ist es unerlässlich, das Langzeitverhalten der Körperstammzellen im Detail zu untersuchen und zu klären, ob sie sich auch über größere Zeiträume hinweg stabil verhalten.

"Unsere neuen Erkenntnisse zu induzierten Körperstammzellen belegen das außergewöhnliche Niveau der Forschung am Standort Münster", betont Hans Schöler: "Wir müssen dies als Chance begreifen, die Medizin der Zukunft mitgestalten zu können." Jetzt sei das Projekt noch klar der Grundlagenforschung zuzuordnen, aber "durch systematische Weiterentwicklung im engen Kontakt mit der forschenden Pharmaindustrie kann uns hier wie auch bei anderen Vorhaben der Sprung in die Anwendung gelingen", so Schöler. Dafür gelte es, jetzt die passenden infrastrukturellen Rahmenbedingungen zu schaffen. Schöler: "Die Konzepte dafür liegen fertig in den Schubladen. Aber wir brauchen die politischen Weichenstellungen, um in Richtung Anwendung weiterarbeiten zu können."

Ansprechpartner
Prof. Dr. Hans Schöler
Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster
Telefon: +49 251 70365-300
Fax: +49 251 70365-399
E-Mail: office@mpi-muenster.mpg.de
Dirk Hans
Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster
Telefon: +49 17 0554-8114
E-Mail: mail@sciencerelations.de
Originalpublikation
Han D.W., Tapia N., Hermann A., Hemmer K., Höing S., Araúzo-Bravo M.J., Zaehres H., Frank S., Moritz S., Greber B., Yang J.H., Lee H.T., Schwamborn J.C., Storch A., Schöler H.R.
Direct Reprogramming of Fibroblasts into Neural Stem Cells by Defined Factors
CELL-STEM-CELL-D-11-00679R3, Schöler Die Publikation erscheint in der Print-Ausgabe am 6. April 2012

Prof. Dr. Hans Schöler | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/5548297/koerperstammzellen_hautzellen

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