Stammzellforschung Zell-Reprogrammierung jetzt noch effizienter

Noch mehr und noch schneller: Stammzellforscher können seit wenigen Jahren normale Körperzellen in Alleskönner-Stammzellen verwandeln. Allerdings war das ganze mühselig und ineffizient. Nun gelang es Forschern, die Ausbeute auf das 200-Fache zu steigern - durch Zugabe von drei einfachen Chemikalien.

Maus-iPS-Zellen: Drei Chemikalien erhöhen die Ausbeute bei der Reprogrammierung enorm
MPI Münster / Holm Zaehres

Maus-iPS-Zellen: Drei Chemikalien erhöhen die Ausbeute bei der Reprogrammierung enorm


Sheng Ding ist der Mann, dem vor wenigen Monaten ein wichtiger Fortschritt bei der Verwandlung von Zellen in ihren Alleskönner-Urzustand gelang: Brauchten die Stammzellforscher bis dato noch Gene, um aus einer Körperzelle eine Stammzelle zu machen, schafften Ding und seine Kollegen das Kunststück nur noch mit einem Protein-Cocktail.

Nun der nächste Streich aus dem Labor der Forscher vom Scripps Research Institute in La Jolla/Kalifornien: Sie fanden einen Weg, um die Ausbeute bei der Reprogrammierung wesentlich zu erhöhen. Und zwar gewaltig: Im Fachmagazin " Nature Methods" berichten Ding und seine Kollegen von einer 200-fachen Steigerung der Effizienz bei der Herstellung menschlicher Stammzellen. Allerdings verbesserten sie nicht ihre neue Proteinmethode der Reprogrammierung sondern den klassischen Weg durch Einschleusung von Genen.

Um einen Körper- in eine sogenannte induzierte pluripotente Stammzelle (iPS) zu verwandeln, müssen Forscher mit Hilfe eines Virus oder eines Plasmids vier Gene in die Zelle bringen: Sie heißen Sox2, Klf4, c-Myc und Oct. Aber nur bei einer von 10.000 Zellen gelingt im Schnitt die Verwandlung, die entstandenen iPS-Zellen müssen aus dem Zellgemisch herausgefiltert werden. Ein mühevoller Prozess, der insgesamt rund vier Wochen dauert.

Ding und seine Kollegen probierten mehrere Chemikalien durch, um die Ausbeute der klassischen Reprogrammierungsmethode zu erhöhen. Mit drei Chemikalien hatten sie den gewünschten Erfolg: SB431542, PD0325901 und Thiazovivin. SB431542 hemmt den Wachstumsfaktor TGF beta, der bestimmte Zellreifungsprozesse steuert. PD0325901 wiederum unterdrückt ein Enzym, das bei zellinternen Signalketten zur Veränderung von Genaktivität führt. Und Thiazovivin ist eine Substanz, die bei der Kultivierung von embryonalen Stammzellen eingesetzt wird und deren Überlebensdauer verlängert, wenn sie mit dem Verdauungsenzym Trypsin behandelt werden. Es verhindert, dass sich die Stammzellen in Kultur aneinander und an die Wände der Kulturbehälter heften.

Ding und seine Kollegen berichten, dass die Chemikalien die Zellen in ihrer Funktion nicht beeinträchtigten. So konnten sie in den iPS-Zellen sowohl nachweisen, dass typische Pluripotenz-Gene aktiv waren. Und sie ließen die iPS-Stammzellen zu Haut-, Knochen- und Muskelzellen reifen - ebenfalls ein gängiger und wichtiger Nachweis für die Alleskönner-Fähigkeiten von Stammzellen.

Der nächste Schritt wird sein, die Ausbeute auch bei der von Ding entwickelten Proteinmethode zu erhöhen. Denn dort war die Ausbeute noch geringer als bei der Genmethode.

lub



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