Stammzellbiologie der Fruchtfliege
Eine kleine Population von Stammzellen initiiert die Organogenese in der Entwicklungsphase wie auch die Geweberegeneration. Die genetische Veränderung dieser Zellen gilt als viel versprechende Strategie in der regenerativen Medizin, um Gewebefunktionen intern wiederherzustellen. Um solche Manipulationen am lebenden Organismus durchführen zu können, müssen allerdings die Mechanismen genau geklärt sein, durch die Stammzellen Organwachstum induzieren. Als Modellorganismus diente den Forschern des EU-finanzierten Projekts "Somatic control of primordial germ cell proliferation" (PGC PROLIFERATION) die Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Die biologischen Eigenschaften von Stammzellen der Keimbahn (Germ line stem cells, GSC) ähneln in diesem System hinsichtlich Erhalt und Differenzierung anderen Stammzellen. Bei den Fliegenweibchen entwickeln sich die Eierstöcke während der Embryogenese. Im Larvenstadium bilden sich somatische Nischen aus, die adulte GSC in undifferenziertem Zustand erhalten. Nach der Teilung der GSC verlässt eine der Tochterzellen die schützende Umgebung der Nische und differenziert sich zum Cystoblast, ein Prozess, der zudem von so genannten Escort-Zellen reguliert wird. Eine detaillierte Analyse sollte nun enthüllen, welche somatischen Signalwege den Erhalt der GSC und ihre Differenzierung regulieren. Wie sich zeigte, entscheidet das WOC-Gen über die ordnungsgemäße Differenzierung der GSC. Fliegen, die dieses Gen in den Escort-Zellen nicht exprimieren, waren nicht in der Lage, die Stammzellnische zu erhalten und entwickelten Ovarialtumoren. Die weitere Analyse des Woc-Proteins offenbarte seine Funktion als Transkriptionsfaktor, der durch Aktivierung des Stat-Signalwegs (signal transducer and activator of transcription) die Differenzierung des Cystoblasten einleitet. Damit wurde die bisher unbekannte Rolle des Stat-Signalwegs bei der GSC-Differenzierung demonstriert. Der zweifachen regulatorischen Funktion des Stat-Signalwegs lag die These zugrunde, dass Stat die Adhäsion zwischen GSC und dem jeweiligen somatischen Zelltyp aufrechterhält. Der Kontakt leitet je nach Zelltyp eine unterschiedliche Reaktion bei den Keimzellen ein. Insgesamt belegt PGC PROLIFERATION nicht nur die wichtige Funktion der Adhäsion zwischen Nischen- und Stammzellen, sondern auch zwischen differenzierenden Tochterzellen von Stammzellen und deren Helferzellen.
Schlüsselbegriffe
Stammzelle, Drosophila melanogaster, Geweberegeneration, Stammzelle der Keimbahn, GSC, Cystoblast, Escort-Zelle, WOC-Gen, Ovarialtumoren, Stat-Signalweg
