Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wissenschaftler vom Max Planck Center in China entschlüsseln erste Schritte der iPS-Technologie

02.08.2019

Im pulsierenden Umfeld des GIBH - Max Planck Center for Regenerative Biomedicine identifizierte ein Wissenschaftler-Team die ursprünglichen molekularen Mechanismen der faktorinduzierten Reprogrammierung von differenzierten in pluripotente Zellen. Diese Methode zur Herstellung so genannter induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS) wurde erstmals 2006 veröffentlicht. Die genauen molekularen Mechanismen blieben jedoch ein Rätsel. In ihren aktuellen Studien (Nature Communications) zeigten die Wissenschaftler, dass der Transkriptionsfaktor Sox2 und nicht Oct4 der erste Schlüsselfaktor bei der Reprogrammierung ist - Oct4 gewinnt erst in späteren Phasen der Reprogrammierung an Bedeutung.

Diese Erkenntnisse ermöglichen eine schnellere, effizientere und getreuere iPS-Reprogrammierung von Körperzellen - eine Voraussetzung dafür, dass diese Zellen beispielsweise zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt werden können, welche durch zelluläre Schäden verursacht werden.


Molekulare Wirkmechanismen der Reprogrammierung

Max Planck Center / V. Malik, R. Jauch


Reprogrammierung in der Kulturschale

Max Planck Center / V. Malik, R. Jauch

Seit der Entdeckung der faktorinduzierten Reprogrammierung haben viele Laboratorien daran gearbeitet, deren Wirkmechanismen zu entschlüsseln. Während einige Laboratorien Oct4, Sox2, Klf4 als Pionierfaktor eingestuft haben, zeigten andere, dass es sich hierbei nicht um Pionierfaktoren handelt, und dass diese vorwiegend offenes Chromatin binden. So blieb das Thema umstritten.

Ein Team vom Max Planck Center unter der Leitung des Doktoranden Vikas Malik und seines Mentors Ralf Jauch konzentrierte sich auf die Regulatorproteine Oct4 und Sox2, von denen bekannt war, dass sie eine dominante Rolle bei der Reprogrammierung spielen:

Seit langem weiß man, dass Oct4 und Sox2 zusammenwirken, um diejenigen Gene zu regulieren, die für die Selbsterneuerung und Pluripotenz von Stammzellen erforderlich sind. Die Besonderheit ihrer Arbeit war jedoch, dass sie eine modifizierte Version von Oct4 verwendeten, die nicht mit Sox2 interagiert.

„Wir verglichen, wie die Mutante und der Wildtyp von Oct4 in Verbindung mit Sox2 an Genen binden, diese herausarbeiten und aktivieren werden, mit Faktoren, die nicht in der Lage sind, pluripotente Zellen zu bilden“, erklärt Vikas Malik. „Wir haben einige sehr überraschende Entdeckungen gemacht“, sagt Vikas Malik.

„Vor allem haben wir festgestellt, dass Sox2 und nicht Oct4 der auslösende Schlüsselfaktor bei der Reprogrammierung ist: Sox2 ‚attackiert‘ Pluripotenzgene, die sonst in differenzierten Zellen schlummern und öffnet sie – eine Voraussetzung für ihre spätere Aktivierung. Oct4 ist in dieser Anfangsphase nicht wirklich wichtig, sondern spielt die Rolle eines austauschbaren Assistenten.“

Doch die Einzigartigkeit des Oct4 zeigt sich in späteren Phasen der Reprogrammierung: „Um schließlich das Netzwerk von Genen zu stimulieren, die eine Zelle benötigt, um pluripotent zu werden, vermengen sich Sox2 und Oct4 stark und erledigen die Arbeit gemeinsam“, erklärt Vikas Malik. Sobald die Zellen pluripotent geworden sind, übernimmt Oct4 die Führung und die enge Verbindung zu Sox2 wird weniger relevant.

„Unsere Erkenntnisse werden Anregungen liefern, um mit Sox2, Oct4 und verwandten Faktoren zu experimentieren, um den Zustand von Körperzellen schneller, effizienter und getreuer zu verändern, so dass diese programmierten Zellen schließlich zur Behandlung von Krankheiten verwendet werden können, die durch Zellschäden verursacht werden“, so Ralf Jauch.

Die Arbeit war eine internationale Initiative von Wissenschaftlern aus Guangzhou auf dem chinesischen Festland, sowie aus Hongkong, den Vereinigten Staaten und Deutschland und wurde im pulsierenden Umfeld des GIBH - Max Planck Center for Regenerative Biomedicine durchgeführt.

„Diese Publikation ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie nützlich die Max Planck Center sind“, erläutert Ralf Jauch, der selbst Forschungsleiter und Professor an den Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health war und nun an die School of Biomedical Science der Universität von Hongkong gewechselt ist. „Ohne die unbürokratische Zusammenarbeit mit unseren Partnern aus den Max-Planck-Instituten für molekulare Biomedizin sowie für Herz- und Lungenforschung hätten wir diese Studien nicht durchführen können.“

Über das Max Planck - GIBH Joint Center for Regenerative Biomedicine:

Max Planck Center (MPC) sind wissenschaftliche Kooperationsinitiativen der Max-Planck-Gesellschaft, die den wissenschaftlichen Beziehungen zu ausländischen Spitzenpartnern in zukunftsorientierten Forschungsbereichen eine neue Qualität verleihen. Die beteiligten Max-Planck-Institute und ihre internationalen Partner bringen ihre Erfahrungen und ihr Fachwissen ein und schaffen durch die Kombination komplementärer Methoden und Kenntnisse einen wissenschaftlichen Mehrwert. Das GIBH - Max Planck Center for Regenerative Biomedicine entstand 2016 und war das erste Max Planck Center in China. Im Jahr 2020 wird das GIBH - Max Planck Center for Regenerative Biomedicine als erstes MPC weltweit über ein eigenes großes Labor verfügen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Ralf Jauch
Associate Professor
School of Biomedical Sciences
Li Ka Shing Faculty of Medicine
The University of Hong Kong
Tel. +852 3 917-9511
E-Mail: ralf@hku.hk

Originalpublikation:

Malik, V.; Glaser, L. V.; Zimmer, D.; Velychko, S.; Weng, M.; Holzner, M.; Arend, M.; Chen, Y.; Srivastava, Y.; Veerapandian, V.; Shah, Z.; Esteban, M. A.; Wang, H.; Chen, J.; Schöler, H. R.; Hutchins, A. P.; Meijsing, S. H.; Pott, S.; Jauch, R.: Pluripotency reprogramming by competent and incompetent POU factors uncovers temporal dependency for Oct4 and Sox2. Nature Communications, DOI:10.1038/s41467-019-11054-7 (published online)

Weitere Informationen:

https://www.mpi-muenster.mpg.de/501746/20190802-mpc-ips-malik-jauch

Dr. Jeanine Müller-Keuker | Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen
01.04.2020 | Universität Zürich

nachricht Universität Innsbruck entwickelt neuartiges Corona-Testverfahren
01.04.2020 | Universität Innsbruck

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: Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen

Tuberkulose-Bakterien brauchen Eisen zum Überleben. Wird der Eisentransport in den Bakterien gestoppt, so kann sich der Tuberkulose-Erreger nicht weiter vermehren. Nun haben Forscher der Universität Zürich die Struktur des Transportproteins ermittelt, das für die Eisenzufuhr zuständig ist. Dies eröffnet Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Medikamente.

Einer der verheerendsten Erreger, der sich im Inneren menschlicher Zellen vermehren kann, ist Mycobacterium tuberculosis – der Bazillus, der Tuberkulose...

Im Focus: Blocking the Iron Transport Could Stop Tuberculosis

The bacteria that cause tuberculosis need iron to survive. Researchers at the University of Zurich have now solved the first detailed structure of the transport protein responsible for the iron supply. When the iron transport into the bacteria is inhibited, the pathogen can no longer grow. This opens novel ways to develop targeted tuberculosis drugs.

One of the most devastating pathogens that lives inside human cells is Mycobacterium tuberculosis, the bacillus that causes tuberculosis. According to the...

Im Focus: Corona-Pandemie: Medizinischer Vollgesichtsschutz aus dem 3D-Drucker

In Vorbereitung auf zu erwartende COVID-19-Patienten wappnet sich das Universitätsklinikum Augsburg mit der Beschaffung von persönlicher Schutzausrüstung für das medizinische Personal. Ein Vollgesichtsschutz entfaltet dabei in manchen Situationen eine bessere Schutzwirkung als eine einfache Schutzbrille, doch genau dieser ist im Moment schwer zu beschaffen. Abhilfe schafft eine Kooperation mit dem Institut für Materials Resource Management (MRM) der Universität Augsburg, das seine Kompetenz und Ausstattung im Bereich des 3D-Drucks einbringt, um diesen Engpass zu beheben.

Das Coronavirus SARS-CoV-2 wird nach heutigem Wissensstand maßgeblich durch Tröpfcheninfektion übertragen. Dabei sind neben Mund und Nase vor allem auch die...

Im Focus: Hannoveraner Physiker entwickelt neue Photonenquelle für abhörsichere Kommunikation

Ein internationales Team unter Beteiligung von Prof. Dr. Michael Kues vom Exzellenzcluster PhoenixD der Leibniz Universität Hannover hat eine neue Methode zur Erzeugung quantenverschränkter Photonen in einem zuvor nicht zugänglichen Spektralbereich des Lichts entwickelt. Die Entdeckung kann die Verschlüsselung von satellitengestützter Kommunikation künftig viel sicherer machen.

Ein 15-köpfiges Forscherteam aus Großbritannien, Deutschland und Japan hat eine neue Methode zur Erzeugung und zum Nachweis quantenverstärkter Photonen bei...

Im Focus: Physicist from Hannover Develops New Photon Source for Tap-proof Communication

An international team with the participation of Prof. Dr. Michael Kues from the Cluster of Excellence PhoenixD at Leibniz University Hannover has developed a new method for generating quantum-entangled photons in a spectral range of light that was previously inaccessible. The discovery can make the encryption of satellite-based communications much more secure in the future.

A 15-member research team from the UK, Germany and Japan has developed a new method for generating and detecting quantum-entangled photons at a wavelength of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

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

Studie mit bispezifischem Antikörper liefert beeindruckende Behandlungserfolge bei Multiplem Myelom

01.04.2020 | Medizin Gesundheit

Unternehmenswissen - Wie gelingt der Umstieg von Präsenz auf Online?

01.04.2020 | Seminare Workshops

SmartKai – „Einparkhilfe“ zur Vermeidung von Schäden an Schiffen und Hafeninfrastruktur

01.04.2020 | Informationstechnologie

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