Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zwischen Tiefschlaf und Selbsterneuerung: Mainzer Mausmodell zeigt Blutstammzellen in Aktion

09.12.2008
Mainzer Toxikologen entwickeln Mausmodell mit Genschalter zur Markierung der Erbsubstanz in Blutstammzellen - Veröffentlichung in Cell

In fünfjähriger Arbeit ist es Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz gelungen, eine gentechnisch veränderte Maus zu erzeugen, in der die Blutstammzellen in Aktion zu sehen sind.

"Diese Maus wurde aus einer einzigen embryonalen Stammzelle hergestellt. Wir können bei ihr die Blutstammzellen genau beobachten und sehen, wann sie sich teilen, also aktiv sind, und wann sie ruhen", sagte Dr. Ernesto Bockamp vom Institut für Toxikologie. Bestimmte Blutstammzellen, so zeigten Beobachtungen in den Arbeitsgruppen von Prof. Andreas Trupp und Dr. Anne Wilson in Lausanne und Heidelberg, können zum Beispiel durch toxischen Stress aus ihrem Schlaf erweckt und aktiviert werden und kehren nach getaner Arbeit wieder in ihre Ruheposition zurück.

Die Erkenntnisse sind nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern auch für die angewandte Krebsforschung bedeutend. Sie wurden in der jüngsten Ausgabe des renommierten Wissenschaftsjournals Cell veröffentlicht.

Die wichtige Aufgabe von Blutstammzellen ist es, täglich Millionen neuer Tochterzellen in unserem Körper zu erzeugen. Es gibt jedoch auch eine besondere Gruppe von Blutstammzellen, die in sauerstoffarmer Umgebung in sogenannten Knochenmarksnischen praktisch schlafen. "Diese schlafenden Blutstammzellen teilen sich nur äußerst selten, was auch sehr sinnvoll ist", erläutert Bockamp. "In ihrem Schneewittchenschlaf sind diese Zellen nämlich extrem gut gegen äußere Einflüsse wie toxische Schädigungen, aber auch gegen unerwünschte Veränderungen wie beispielsweise Mutationen geschützt." Kommt es zu Verletzungen des Knochenmarks oder zu einem plötzlichen Verlust vieler Blutzellen, treten die schlafenden Blutstammzellen in Aktion und werden zu aktivierten Blutstammzellen, welche die Fähigkeit zur Selbsterneuerung und zur Produktion von Millionen reifer Blutzellen haben. Ist die Gefahr gebannt und das System wieder im Gleichgewicht, kehren diese aktivierten Stammzellen in ihre Nischen zurück und schlafen weiter.

Die Voraussetzungen für diese neuen Erkenntnisse haben die Mainzer Toxikologen mit ihrem neuen Mausmodell geschaffen. Durch das von Dr. Leonid Eshkind hergestellte Mausmodell gelang es, die DNA der Maus in eine grün leuchtende Hülle einzupacken. Dazu wurde das grün fluoreszierende Protein einer Qualle verwendet, um die normalerweise nicht leuchtende Verpackung der Erbsubstanz, also die Histone, um die sich die DNA anlegt, einzufärben. "Durch Zugabe eines bestimmten Stoffs in das Trinkwasser der Maus können wir diese hochspezifische Markierung unterbrechen und damit den Einbau der grünen Fluoreszenz in den Blutstammzellen stoppen", teilte Eshkind mit. Anfang der 80er Jahre war es Dr. Eshkind bereits als einem der ersten Wissenschaftler weltweit gelungen, transgene Mäuse herzustellen.

In den nun in Cell veröffentlichten Arbeiten konstruierte die Arbeitsgruppe Bockamp/Eshkind eine Art Genschalter, mit dem ein bestimmtes Merkmal, hier die Fluoreszenz, in der lebenden Maus ein- oder ausgeschaltet werden kann. "Wir können also die Genexpression in Stammzellen von außen kontrollieren", fügt Bockamp an. "Auf dem Gebiet schaltbarer gentechnisch veränderter Mausmodelle gehören wir in Deutschland zu den Vorreitern und wollen diese extrem wirkungsvolle Technologie in Zukunft verstärkt einsetzen."

Die Kontrolle über die Markierung ist das A und das O, will man anschließend das Verhalten der Stammzellen beobachten. Kommt es nämlich zu einer Teilung der Zellen, weil sie vielleicht durch eine Verletzung aus ihrem Tiefschlaf entlassen wurden, dann wird die Fluoreszenz in den beiden Tochterzellen auf 50 Prozent reduziert, bei einer weiteren Teilung auf 25 Prozent und so weiter. "Auf diese Weise können wir genau feststellen, wie oft sich die markierte Stammzelle seit dem Markierungsstopp geteilt hat", sagt Bockamp. Seine Kollegen in Lausanne und Heidelberg fanden heraus, dass es eine kleine Gruppe von besonderen Blutstammzellen gibt, die sich extrem selten, nämlich nur alle 145 Tage oder 5 Mal im Leben der Maus, teilen und die im Notfall zwischen Tiefschlaf und Selbsterneuerung wechseln können. Bockamp weist darauf hin, dass die eigentliche Analyse der Zellteilungsvorgänge in Mainz wegen mangelnder technischer Voraussetzungen nicht möglich ist. Bei ihren künftigen Arbeiten plant die Gruppe, verstärkt auf dem Gebiet der Krebsforschung tätig zu werden.

Originalveröffentlichung:
Anne Wilson, Elisa Laurenti, Gabriela Oser, Richard C. van der Wath, William Blanco-Bose, Maike Jaworski, Sandra Offner, Cyrille F. Dunant, Leonid Eshkind, Ernesto Bockamp, Pietro Lió, H. Robson MacDonald, and Andreas Trumpp
Hematopoietic Stem Cells Reversibly Switch from Dormancy to Self-Renewal during Homeostasis and Repair

Cell, 4. Dezember 2008, doi:10.1016/j.cell.2008.10.048

Kontakt und Informationen:
Dr. rer. nat. Ernesto Bockamp
Institut für Toxikologie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Tel. +49 6131 39-33361
Fax +49 6131 39-230506
E-Mail: bockamp@mail.uni-mainz.de; eshkind@mail.uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.zmg.uni-mainz.de/
http://www.toxikologie.uni-mainz.de/
http://www.cell.com/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau