Stammzellen in lebenden Mäusen generiert

Ein Team von Wissenschaftlern in Spanien hat adulte Zellen in lebenden Mäusen so umprogrammiert, dass sie zu Stammzellen zurückkehren, die so stark sind wie embryonale Stammzellen.

Das Team berichtet diese Woche online im Journal Natur. Die Studie ist die erste, die in lebendem Gewebe erreicht, was bisher nur in einer Petrischale möglich war.

Embryonale Stammzellen stellen den "Goldstandard" in der Stammzellenforschung und der regenerativen Medizin dar, da sie die einzigen Stammzellen sind, die sich in einen von Hunderten von Zelltypen im Körper differenzieren können.

Die Hoffnung ist, dass die Nutzung dieser Fähigkeit, sich in jeden Zelltyp zu differenzieren, zu Behandlungen führt, die Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und Diabetes heilen können.

Es gibt jedoch ethische Probleme bei der Beschaffung von embryonalen Stammzellen sowie praktische Schwierigkeiten, da sie während der frühen Entwicklung des Embryos eine sehr kurze Lebensdauer haben.

Daher müssen alternative Wege gefunden werden, um Stammzellen herzustellen, die so gut sind wie embryonale Stammzellen.

Eine heiß begehrte Möglichkeit besteht darin, adulte Zellen - dh Zellen, die früher einmal Stammzellen waren, sich aber zu einem bestimmten Zelltyp differenziert haben - in ihren undifferenzierten, primitiven Zustand zurückzuentwickeln.

Im Jahr 2006 zeigte ein japanisches Team unter der Leitung von Shinya Yamanaka, dass es in Zellkultur mit nur vier Genen möglich war, adulte Zellen so umzuprogrammieren, dass sie sich fast wie embryonale Stammzellen verhalten. Sie benannten die Zellen induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs).

Yamanaka erhielt 2012 den Nobelpreis für Medizin in Anerkennung der Bedeutung dieser Arbeit für die regenerative Medizin.

"Totipotente" Stammzellen ohne Petrischale

In dieser neuesten Studie konnten Wissenschaftler unter der Leitung von Dr. Manuel Serrano, einem Krebsforscher des Spanischen Nationalen Krebsforschungszentrums (CNIO), direkt in lebenden Mäusen erzeugen, was Yamanaka und Kollegen erreichten, ohne jedoch die Petrischale passieren zu müssen Bühne.

Das Team fand auch heraus, dass die Stammzellen, die sie erzeugten, noch mehr wie embryonale Stammzellen waren als die, die mit kultivierten Zellen hergestellt wurden. Sie sagen, dass die Fähigkeit ihrer Zellen, sich zu differenzieren, mehr als pluripotent ist, sie ist "totipotent", ein primitiver Zustand, der nie zuvor im Labor erzeugt wurde.

Sie sagen, dass der Zustand der Undifferenzierung, den sie in den totipotenten Stammzellen erreicht haben, äquivalent zu dem ist, der in menschlichen Embryonen im 72-stündigen Entwicklungsstadium gefunden wird, wenn sie nur 16 Zellen umfassen.

Dies ist ein viel früherer embryonaler Zustand als der von iPSCs, der eine größere Fähigkeit zur Differenzierung aufweist und möglicherweise die totipotenten Stammzellen näher an den Goldstandard bringt.

Regenerierendes Gewebe anstelle von geschädigtem Gewebe

Das Team ist davon überzeugt, dass die Errungenschaft das Potenzial hat, die Stammzelltechnologie in der regenerativen Medizin einen Schritt näher zu bringen.

Es gelang ihnen, adulte Zellen in lebenden Mäusen genetisch zu manipulieren, indem sie die vier Gene aus dem Yamanaka-Experiment aktivierten und die Zellen zu einem früheren evolutionären Zustand zurückkehren liessen. In der Tat wurden die Zellen zu embryonalen Stammzellen in mehreren adulten Geweben und Organen.

Das hat es in der Natur noch nie gegeben, sagt Hauptautorin María Abad.

Dr. Serrano, Direktor des Molecular Oncology Program und Leiter des Laboratoriums für Tumorsuppression bei CNIO, ergänzt:

"Wir können jetzt darüber nachdenken, wie wir die Regeneration für ein bestimmtes geschädigtes Gewebe lokal und vorübergehend herbeiführen können."

Totipotente Stammzellen sind vielseitiger

Die totipotenten Stammzellen produzierten sogar (in der Brust- und Bauchhöhle der Mäuse) Gewebestrukturen, die in den frühen Stadien eines neuen Embryos auftreten.

Dazu gehörten die drei Arten von Gewebe (Ektoderm, Mesoderm und Endoderm), die sich in Embryonen und äußeren Strukturen entwickeln, wie die Vitelline-Membran, sowie frühe Anzeichen von Blutzellen.

Serrano sagt, dies spricht dafür, dass ihre Stammzellen vielseitiger sind als die im Labor hergestellten iPS, "deren Potenz die verschiedenen Schichten des Embryos erzeugt, aber niemals Gewebe, die die Entwicklung eines neuen Embryos unterstützen, wie die Plazenta."

Er und seine Kollegen waren auch in der Lage, die Stammzellen außerhalb von Mäusen in einer Kultur überleben zu lassen. Dies erleichtert es, sie zu manipulieren und weitere Experimente durchzuführen.

Während der Schritt, den sie unternommen haben, ein riesiger ist, und die regenerative Medizin und Tissue Engineering Forschung in eine neue Richtung sendet, sagen die Forscher, dass sie noch weit zu gehen haben, bevor ihre Stammzellen für jede Art von klinischer Verwendung bereit sind.

Sie wollen jetzt herausfinden, ob ihre neuen Stammzellen verschiedene Gewebearten produzieren können, etwa Organe wie Bauchspeicheldrüse, Leber und Niere.

Das spanische Ministerium für Wirtschaft und Wettbewerbsfähigkeit, der Europäische Forschungsrat, die Regionalregierung von Madrid und die Stiftung AXA, Botín und Ramón Areces haben die Arbeit des Teams finanziert.

In einem anderen kürzlich veröffentlichten Artikel berichteten Wissenschaftler in China, wie sie einen sicheren und einfachen Weg zur Herstellung von Stammzellen fanden.

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