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Durchbruch: Wissenschaftler erstellen embryonale Stammzellen ohne Embryonen
Forscher vom Brigham and Women's Hospital haben in Zusammenarbeit mit Forschern aus Japan einen Weg gefunden, adulte Stammzellen in ihren ursprünglichen embryonalen Zustand zurückzuverwandeln, indem sie sie sauerstoffarmen und sauren Umgebungen aussetzen. Dies ist laut einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Natur.
Das Forschungsteam, darunter der leitende Autor Dr. Charles Vacanti vom Brigham and Women's Hospital, sagt, dass ihre Ergebnisse eines Tages dazu führen könnten, embryonale Stammzellen zu schaffen, die spezifisch für jedes Individuum sind, ohne dass eine genetische Manipulation notwendig wäre.
Menschliche embryonale Stammzellen sind pluripotent, was bedeutet, dass sie sich in viele verschiedene Zelltypen im Körper verändern können.
Stammzellen wurden bereits für die Behandlung vieler Gesundheitszustände verwendet. Letztes Jahr, Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine Studie, die ergab, dass Wissenschaftler künstliche Haut aus Stammzellen der Nabelschnur gewonnen hatten.
Andere Forschungen haben die Verwendung von Stammzellen zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Gehirnerkrankungen und Blutkrankheiten detailliert beschrieben.
Die Stammzellenforschung hat in der Vergangenheit ethische Bedenken aufkommen lassen, da die Extraktion humaner embryonaler Stammzellen aus einem 4- oder 5-Tage alten Embryo zu deren Zerstörung führen kann.
Im Jahr 2006 entwickelten Wissenschaftler induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) - eine Alternative zur Gewinnung embryonaler Stammzellen. Dies beinhaltet die Veränderung einer adulten Stammzelle in ihren pluripotenten Zustand durch genetisches Manipulieren der Zellen mit DNA.
Die Mehrheit der Wissenschaftler nutzt nun iPS für die Forschung. Im Gegensatz zu humanen embryonalen Stammzellen, die in der Lage sind, zu jeder Art von reifen Zellen zu wachsen, können adulte Zellen jedoch nur zu bestimmten Arten von Zellen wachsen, so dass ihre Verwendung begrenzt ist.
Reife adulte Zellen, die verschiedenen Umgebungen ausgesetzt sind, um embryonalen Zustand zu erreichen
Das Forscherteam wurde von der Fähigkeit eines Pflanzenkallus inspiriert - einer Ansammlung von Pflanzenzellen, die nach einer Verletzung an einer bestehenden Pflanze zu einer neuen Pflanze heranwachsen.
Die Forscher dachten, dass dieser Prozess für reife adulte Stammzellen gelten könnte. Sie stellten die Hypothese auf, dass, sobald sich eine adulte Stammzelle in einen bestimmten Zelltyp verwandelt hat, sie gezwungen sein könnte, sich durch einen natürlichen Prozess wieder zu verändern.
Vor diesem Hintergrund haben die Forscher mehrere reife adulte Stammzellen traumatischen, sauerstoffarmen und sauren Umgebungen ausgesetzt, bis sie fast gestorben sind.
Sie fanden heraus, dass diese reifen Zellen innerhalb weniger Tage überlebten und sich in einen Zustand verwandelten, der dem einer embryonalen Stammzelle entsprach.
Zu diesen Ergebnissen kommentiert Dr. Vacanti:
"Es ist möglicherweise nicht notwendig, einen Embryo zu schaffen, um embryonale Stammzellen zu erhalten. Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass die Bildung einer autologen pluripotenten Stammzelle - einer Stammzelle aus einem Individuum, das für einen therapeutischen Zweck verwendet werden kann - ohne einen Embryo , ist möglich.
Das Schicksal adulter Zellen kann drastisch verändert werden, indem reife Zellen einer äußeren Belastung oder Verletzung ausgesetzt werden. Dieser Befund könnte die Notwendigkeit reduzieren, sowohl embryonale Stammzellen als auch DNA-manipulierte iPS-Zellen zu nutzen. "
Pluripotentes Stammzellgewebewachstum in Mäusen
Unter Verwendung von reifen Blutzellen von grün fluoreszierenden Protein-transgenen (GFP +) Mäusen (genetisch modifizierte Mäuse, die bei bestimmten Lichtwellenlängen grün leuchten), setzten die Forscher die Zellen einer sauren Umgebung aus.
Sie fanden heraus, dass diese Blutzellen innerhalb weniger Tage wieder in einen Zustand zurückkehrten, der dem einer embryonalen Stammzelle ähnlich war und begannen, in Clustern zu wachsen.
Die Forscher fanden heraus, dass reife erwachsene adulte Stammzellen in stressigen Außenumgebungen exponiert wurden und in ihren ursprünglichen embryonalen Zustand zurückkehren konnten.
Diese Cluster wurden dem Embryo von Mäusen hinzugefügt, die nicht genetisch verändert waren, um eine "Chimäre" - eine Mischung von Zellen - zu erzeugen.
Die Forscher fanden heraus, dass die Zell-Cluster GFP + Gewebe in allen Organen der getesteten Mäuse wachsen ließen. Dies bestätigte, dass die Zellen pluripotent waren.
Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse darauf hindeuten, dass durch die Exposition ausgewachsener adulter Zellen gegenüber stressigen äußeren Umgebungen diese aus der gewohnten Umgebung freigesetzt werden und sie in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzen könnten.
"Unsere Ergebnisse legen nahe, dass reife Zellen durch einen Teil eines natürlichen Reparaturprozesses einige der epigenetischen Kontrollen abschalten, die die Expression bestimmter nukleärer Gene hemmen, die zur Differenzierung führen", sagt Vacanti.
Das Forschungsteam sagt, dass wenn eine Hautbiopsie oder Blutprobe von Menschen einen ähnlichen Prozess zeigen könnte, dies zur Schaffung von personenbezogenen embryonalen Stammzellen führen könnte.
Diese Stammzellen könnten dann verwendet werden, um Gewebe zu erzeugen, ohne dass äußeres genetisches Material in die Zellen eingebracht wird. Die Forscher merken an, dass dies unzählige Behandlungsmöglichkeiten für Patienten bieten könnte.
Vorerst will das Forscherteam die Mechanismen weiter untersuchen, in denen reife adulte Stammzellen in einen pluripotenten Zustand zurückfallen.
Haruko Obokata vom Brigham and Women's Hospital und Erstautor der Studie ergänzt:
"Wenn wir die Mechanismen erarbeiten können, mit denen Differenzierungszustände erhalten und verloren gehen, könnte dies vielfältige Möglichkeiten für neue Forschung und Anwendungen mit lebenden Zellen eröffnen.
Aber für mich werden die interessantesten Fragen diejenigen sein, die uns ein tieferes Verständnis für die grundlegenden Prinzipien bei diesen Phänomenen ermöglichen. "
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