Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Turbolader für den Zell-Neustart

11.06.2010
Max-Planck-Forscher haben einen Mechanismus entdeckt, der die Reprogrammierung normaler Körperzellen leichter und effektiver macht

Wissenschaftler können seit einiger Zeit normale Körperzellen mithilfe eingeschleuster Gene oder Proteinfaktoren in Alleskönner-Stammzellen verwandeln. Doch die Ausbeute der Verfahren ist bislang minimal: Nur etwa eine unter 10.000 Hautzellen wird dabei reprogrammiert. Ein Team um Hans Schöler vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster ist jetzt in Zellen von Mäusen auf eine molekulare Maschine gestoßen, die den ‚Reset’-Prozess effizienter macht. Sollten sich die jüngsten Ergebnisse auf den Menschen übertragen lassen, wäre dies ein weiterer wichtiger Schritt auf dem Weg zu patienteneigenen Stammzellen. (Cell, 11. Juni 2010)


Der Turbogang bei der Reprogrammierung wird durch den ‚BAF Chromatin-Remodeling-Komplex’ eingelegt. Dieser Komplex macht bestimmte Abschnitte der Erbgut-DNA für die Transkriptionsfaktoren Oct4, Sox2, Klf4, und c-Myc leichter zugänglich. Die Reprogrammierung im Turbogang (unten) ergibt homogenere und kompaktere Kolonien, was die Oct4-Protein-gekoppelte Fluoreszenz (rechts) gut zeigt. Das transgene Oct4-Protein ist durch die Reprogrammierung reaktiviert worden. In dieser Abbildung ist jeweils nur eine Kolonie dargestellt. Bild: MPI Münster / Nishant Singhal

Vor gerade einmal vier Jahren ist japanischen Forscher als Ersten geglückt, was viele Experten zuvor für unmöglich hielten: Mithilfe gentechnischer Tricks gelang es ihnen, ausgereifte Hautzellen einer Maus so umzuprogrammieren, dass sie sich wie embryonale Stammzellen verhalten und wie diese jeden der mehr als 200 Zelltypen des Körpers bilden können. Um diese induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS Zellen) zu erzeugen, waren weder Eizellen noch Embryonen nötig. Es genügte, vier Transgene mit "retroviral-Taxis" in die Zellen zu bringen: Oct4, Sox2, c-Myc und Klf4. Kurz darauf zeigte sich, dass die gleiche Methode auch bei menschlichen Hautzellen funktioniert.

Seither haben sich die Verfahren deutlich verbessert. Längst kommen Forscher zum Beispiel ohne heikle "Gen-Taxis" aus, was iPS Zellen erheblich sicherer macht. Die vier Schlüsselfaktoren, Oct4, Sox2, c-Myc und Klf4, werden heute als Proteine zugeführt.

Aber die Prozedur ist nach wie vor mühsam. Nur bei einer von 10.000 Zellen gelingt im Schnitt die Verwandlung. Die wenigen ‚gelungenen’ iPS Zellen müssen aus dem Zellgemisch herausgefiltert werden. Bis die Forscher pluripotente Zellen ernten können, verstreichen insgesamt drei bis vier Wochen.

Dabei weiß man seit Längerem, dass es schneller geht. Etwa, indem man eine Körperzelle mit einer pluripotenten Zelle fusioniert: Schon nach einem Tag sind die ersten Zellen reprogrammiert. Ähnlich effektiv ist auch der Kern-Transfer, dem das Klon-Schaf Dolly seine Existenz verdankte. Bei dem Verfahren wird der Kern einer Körperzelle in eine zuvor entkernte Eizelle verpflanzt. Rund die Hälfte der so behandelten Zellkerne ist damit nach drei bis vier Tagen reprogrammiert. Was dabei in den Zellen abläuft und den ‚Reset’ beschleunigt, war bislang weitgehend unklar.

Irgendetwas, vermutete der Biologe Nishant Singhal aus Schölers Team, musste also im Innern von Ei- und pluripotenten Zellen enthalten sein, das den entscheidenden Unterschied macht - und die Zellkerne wie ein Turbolader auf ‚Neustart’ setzt.

Singhal und seine Kollegen entwickelten deshalb ein Verfahren, mit dem sie unter allen in pluripotenten Zellen enthaltenen Proteinen jene identifizieren können, die zur Reprogrammierung beitragen und die Ausbeute an iPS Zellen erhöhen. Dabei stießen sie auf ein Set von Proteinen, das bereits als ‚Chromatin-Remodeling-Komplex’ bekannt war.

Zellen von Menschen und Mäusen enthalten Hunderte unterschiedliche Varianten von diesen Protein-Komplexen. Sie alle sind molekulare Maschinen, die dazu dienen, je nach Bedarf bestimmte Abschnitte der Erbgut-DNA für so genannte Transkriptionsfaktoren zugänglich zu machen. Dabei handelt es sich um eine weitere Gruppe von Proteinen, die einzelne Gene spezifisch an- und ausschalten können.

Tatsächlich ist das gezielte Verpacken oder Öffnen bestimmter DNA-Abschnitte ein wichtiger Mechanismus, um die ganz unterschiedlichen Funktionen der Körperzellen zu steuern und dafür zu sorgen, dass in jeder Zelle das passende DNA-Programm läuft.

Forscher um Schöler haben nun erstmals gezeigt, dass bei der Reprogrammierung der ‚BAF Chromatin-Remodeling-Komplex’ eine maßgebliche Rolle spielt. Einzelne Komponenten davon, vor allem die Proteine Brg1, Baf155 und Ini1, erhöhen signifikant die Effizienz der Verwandlung von Körperzellen in Alleskönner-Stammzellen. Mit einer Rate von bis zu 4,5 Prozent liegt die Ausbeute deutlich höher als bisher. Das war jedoch erst der Anfang: Denn nun testen die Wissenschaftler aus Münster weitere Kandidaten-Proteine, um den Prozess noch effizienter und schneller zu machen.

Originalveröffentlichung:

Nishant Singhal, Johannes Graumann, Guangming Wu, Marcos J Araúzo-Bravo, Dong Wook Han, Boris Greber, Luca Gentile, Matthias Mann, Hans R Schöler
Chromatin remodeling components of the BAF complex facilitate reprogramming
Cell, 11. Juni 2010
Weitere Informationen erhalten Sie von:
Dr. Nishant Singhal (englisch)
Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster
Tel.: +49 251 70365-323 / 336
E-Mail: singhal@mpi-muenster.mpg.de
Sekretariat Prof. Dr. Hans Schöler
Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster
Tel.: +49 251 70365-300
E-Mail: office@mpi-muenster.mpg.de

Barbara Abrell | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen
22.02.2018 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

nachricht Rettender Ritter in goldener Rüstung
22.02.2018 | Exzellenzcluster Entzündungsforschung

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: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics