Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was Stammzellen zu perfekten Alleskönnern macht

27.06.2017

Forschende der Universität Zürich und des Universitätsspitals Zürich haben das Eiweiss entdeckt, das natürliche embryonale Stammzellen befähigt, sämtliche Körperzellen zu bilden. Bei in Zellkulturen gezüchteten embryonalen Stammzellen ist dieses Alleskönnerpotenzial eingeschränkt. Dieses Wissen wollen die Wissenschaftler nutzen, um grosse Knochenbrüche mit Stammzellen zu behandeln.

Weil Stammzellen das Potenzial haben, sich in die verschiedenen Zelltypen des Körpers zu entwickeln, gelten sie als biologische Alleskönner. Doch für die Mehrzahl der Stammzellen greift diese Bezeichnung zu weit.


Das Bild zeigt wenige Tage alte embryonale Zellhaufen: links mit funktionierendem Pramel7, rechts ohne das Eiweiss – die Entwicklung der Stammzellen bleibt stecken und die Embryonen sterben ab.

Paolo Cinelli, Universitätsspital Zürich

So können erwachsene Stammzellen etwa bei Verletzungen zwar Zellen in ihrem Gewebe ersetzen, aber eine Fettstammzelle wird niemals eine Nerven- oder Lungenzelle hervorbringen. Die Wissenschaft unterscheidet deshalb zwischen den multipotenten erwachsenen Stammzellen und den tatsächlichen Alleskönnern – den pluripotenten embryonalen Stammzellen.

Epigenetische Markierungen bestimmen Entwicklungspotenzial

Doch sogar unter den wahren Alleskönnern gibt es Unterschiede. Embryonale Stammzellen, die in Zellkulturen im Labor wachsen, befinden sich in einem anderen Zustand als die Zellen, die man nur während den ersten Tagen im Inneren des Zellhaufens findet, aus dem der gerade erst entstehende Embryo besteht.

Jetzt zeigen Forschende um Paolo Cinelli vom Universitätsspital Zürich und Raffaella Santoro von der Universität Zürich im Fachblatt Nature Cell Biology, mit welchem Mechanismus sich die natürlichen Alleskönner von den embryonalen Stammzellen in den Kulturen abheben.

Im Zentrum ihrer Entdeckung steht ein Eiweiss namens Pramel7 (für «preferentially expressed antigen in melanoma»-like 7), das in den Zellen des wenige Tage alten embryonalen Zellhaufens dafür sorgt, dass das Erbgut von epigenetischen Markierungen – das sind chemische DNA-Anhängsel in der Form von Methylgruppen – befreit wird.

«Je mehr Methylgruppen entfernt werden, desto offener ist das Buch des Lebens», sagt Cinelli. Weil aus einer embryonalen Stammzelle jegliche Zelle des menschlichen Körpers entstehen kann, müssen zu Beginn auch alle Gene frei zugänglich sein. Je mehr sich eine Zelle entwickelt oder ausdifferenziert, desto stärker wird ihr Erbgut wieder methyliert und «zugeklebt». So seien etwa in einer Knochenzelle nur noch diejenigen Gene aktiv, die die Zelle für ihre Funktion benötige, erklärt der Biochemiker.

Eiweiss ist verantwortlich für perfekte Pluripotenz

Pramel7 scheint trotz seiner kurzen Wirkungsdauer von wenigen Tagen eine lebenswichtige Rolle zu spielen: Als die Forschenden um Cinelli und Santoro das Gen für dieses Eiweiss mit gentechnischen Tricks ausschalteten, blieb die Entwicklung im Stadium des embryonalen Zellhaufens stecken. Doch in den kultivierten Stammzellen kommt Pramel7 kaum vor. Das könnte auch erklären, wieso das Erbgut dieser Zellen mit mehr Methylgruppen versetzt sei als das Erbgut in den natürlichen embryonalen Stammzellen – den perfektesten Alleskönnern, meint Cinelli.

Funktionsweise von Stammzellen nutzen, um Knochengewebe zu regenerieren

Sein Interesse an den Stammzellen rührt von der Hoffnung her, dereinst Menschen mit komplexen Knochenbrüchen damit helfen zu können. «Knochen können sich zwar super regenerieren und sind das einzige Gewebe, das dabei keine Narben bildet», sagt Paolo Cinelli. Aber die Knochenstümpfe müssen sich berühren, damit sie zusammenwachsen können. Wenn etwa bei einem Motorradunfall ein Knochen mehrfach breche und auch an die Oberfläche trete, sei der mittlere Teil oft nicht mehr brauchbar. Für diese Fälle brauche es dann einen Knochenersatz. Sein Team forscht an Trägermaterialien, die sie in Zukunft mit körpereigenen Stammzellen besiedeln möchten. «Deshalb müssen wir wissen, wie Stammzellen funktionieren», schliesst Cinelli.

Literatur:
Urs Graf, Elisa A. Casanova, Sarah Wyck, Damian Dalcher, Marco Gatti, Eva Vollenweider, Michal J. Okoniewski, Fabienne A.Weber, Sameera S. Patel, Marc W. Schmid, Jiwen Li, Jafar Sharif, Guido A. Wanner, Haruhiko Koseki, JieminWong, Pawel Pelczar, Lorenza Penengo, Raffaella Santoro, and Paolo Cinelli. Pramel7 mediates ground-state pluripotency through proteasomal-epigenetic combined pathways. Nature Cell Biology. 12 June 2017. doi:10.1038/ncb3554

Kontakt:
PD Dr. sc. nat. Paolo Cinelli
Klinik für Traumatologie
UniversitätsSpital Zürich
Tel. +41 44 255 36 78
E-Mail: paolo.cinelli@usz.ch

Weitere Informationen:

http://www.media.uzh.ch/de/medienmitteilungen/2017/Perfekte-Pluripotenz.html

Kurt Bodenmüller | Universität Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte