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Stammzellen aus dem Fruchtwasser
Umprogrammierte Zellen aus dem Fruchtwasser können alle Zelltypen des Körpers hervorbringen
Auf Stammzellen ruhen große Hoffnungen: Eine Vielzahl von Erkrankungen könnten eines Tages damit behandelt werden. Bislang werden sie vor allem aus Embryonen
gewonnen, was jedoch ethische Probleme mit sich bringt. Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik in Berlin ist es nun gelungen, Zellen aus dem
Fruchtwasser in Stammzellen umzuwandeln. Diese Fruchtwasser-Stammzellen sind zwar kaum von embryonalen Stammzellen zu unterscheiden, "erinnern" sich aber an den
ursprünglichen Zelltyp, aus dem sie entstanden sind (PloS One, 29. Oktober 2010).
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Humane Fruchtwasserzellen vor der Reprogrammierung zu Fruchtwasser-iPS-Zellen, die von humanen embryonalen Stammzellen äußerlich nicht zu unterscheiden sind.Fruchtwasser-iPS-Zellen produzieren OCT4 (grün), einen der Hauptstammzellmarker. Ausgehend von diesem embryonalen Stammzellstadium können die Fruchtwasser-iPS-Zellen unter anderem leberzellähnliche Zellen bilden, die wiederum Alpha-Fetoprotein (rot) produzieren. Dieses ist ein Plasmaprotein, das von fötalen Leberzellen gebildet wird. Solche leberähnlichen Zellen könnten in Zukunft möglicherweise in der personalisierten Medizin und für Toxizitätstests verwendet werden.
Bild: Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin |
Die besonderen Fähigkeiten der embryonalen Stammzellen können heute in einer Vielzahl von bereits "ausgewachsenen" Zellen (z.B. Haut- und Haarzellen) genutzt
werden. Dafür werden diese Zellen reprogrammiert und in so genannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) umgewandelt. Diese besitzen dann wieder die typischen
Stammzelleigenschaften: Sie können jede Zellart des menschlichen Körpers bilden (Pluripotenz) sowie sich unendlich vermehren.
Stammzellen mit Gedächtnis
Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass die Fruchtwasser-iPS-Zellen verschiedene Zelltypen des menschlichen Körpers bilden können. Darüber hinaus haben sie entdeckt,
dass induzierte pluripotente Stammzellen sich an den Ursprungszelltyp erinnern können, aus dem sie hervorgegangen sind. Bei der Reprogrammierung der Zellen werden
offenbar verschiedene Gene zusätzlich angeschaltet oder bleiben aktiv, die die Entwicklung der Stammzellen kontrollieren. Dies bestätigt andere, aktuelle
Forschungsergebnisse, wonach iPS-Zellen aus verschiedenen Geweben vorrangig den gleichen Entwicklungsweg nehmen, den sie bereits vor der Reprogrammierung
eingeschlagen haben. "Im Moment wissen wir noch nicht, ob sich dieses Stammzellgedächtnis auf mögliche medizinische Behandlungen auswirkt und welche Art Stammzellen
für eine Therapie am besten geeignet sind", sagt Katharina Wolfrum vom Max-Planck-Institut für molekulare Genetik.
Fruchtwasserzellen haben gegenüber anderen Zelltypen verschiedene Vorteile. Zum einen werden Fruchtwasserzellen routinemäßig bei vorgeburtlichen Untersuchungen
gewonnen, um mögliche Erkrankungen früh zu entdecken. Dabei werden meist mehr Zellen isoliert, als tatsächlich benötigt werden. Zum anderen enthält das Fruchtwasser
eine Mischung verschiedener Zellarten des ungeborenen Kindes, darunter auch stammzellähnliche Zellen. Da sie nicht sehr alt sind, sammeln sich weniger umweltbedingte
Mutationen an, was sie genetisch stabiler macht. "Möglicherweise können solche Zellen aus dem Fruchtwasser deshalb schneller und einfacher reprogrammiert werden, als
andere Zelltypen. Dies macht Fruchtwasser-iPS-Zellen zu einer interessanten Ergänzung zu embryonalen Stammzellen", erklärt James Adjaye vom Berliner
Max-Planck-Institut.
Darüber hinaus könnten Fruchtwasserzellen bereits vor der Geburt eines Kindes zur zellulären Reprogrammierung entnommen und während der Schwangerschaft entsprechend
ihres späteren Verwendungszwecks vorbereitet werden. "Auf diese Weise könnte schon vor der Geburt getestet werden, welche Medikamente bei einem Baby wirken und ob es
sie verträgt. Außerdem könnten kranke Neugeborene mit körpereigenen Zellen behandelt werden", sagt Adjaye.
Originalveröffentlichung:
The LARGE Principle of Cellular Reprogramming: Lost, Acquired and Retained Gene Expression in Foreskin and Amniotic Fluid-Derived Human iPS Cells
Katharina Wolfrum, Ying Wang, Alessandro Prigione, Karl Sperling, Hans Lehrach, James Adjaye
PLoS One 2010, 5: e13703 (doi:10.1371/journal.pone.0013703)
Kontakt:
Dr. James Adjaye
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin
Tel.: +49 30 8413-1203
adjaye@molgen.mpg.de
Dr. Patricia Marquardt, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin
Tel: +49 30 8413-1716
email: patricia.marquardt@molgen.mpg.de
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