Der überraschend komplizierte menschliche Darm
Die innere Auskleidung des menschlichen Darms verdaut nicht nur und absorbiert Nährstoffe, sie kommt zum Beispiel auch in Kontakt mit der äußeren Umgebung in Form von Krankheitserregern. Das Projekt GUTENCODE (Decoding the transcriptional networks controlling the adult Drosophila midgut compartmentalization) untersuchte den Darm der Fruchtfliege nach biochemischen Prozessen, die an einer möglichen Tumorentstehung beteiligt sein könnten. Wie bei Säugetieren wird der Darm der Drosophila von Stammzellen erneuert und ist in Längsabschnitte unterteilt. Die Projektforscher erzeugten eine detaillierte Karte des mittleren Darms der Drosophila. Die morphometrische, histologische und genetische Untersuchung ergab, dass es sechs Regionen gibt, die weiter in 14 kleinere Abschnitte unterteilt werden können. Eine Suche nach den Gründen für die Differenzierungseigenschaften von Stammzellen, die sich entlang des Darms bewegen, enthüllte ein interessantes neues Gen: Sox21a. Weitere Untersuchungen haben ergeben, dass Sox21a zur Steuerung der Differenzierung von multipotenten Darmstammzellen (ISC) verantwortlich ist, die sich über eine als Enteroblast bezeichnete Zwischenphase entweder in eine absorbierende oder eine sekretorische Zelle entwickeln. Die Forscher fanden heraus, dass der Verlust von Sox21a Stammzellen im Enteroblast-Zustand blockiert, was zur Bildung von Tumoren führt. In Abwesenheit von Sox21a sind Vorläuferzellen unfähig, zu differenzieren und die Bildung von umgebenden Stammzellen zu stimulieren, was zu hyperplastischem Wachstum führt. Von Sox21a-Mutanten abgeleitete Tumoren sind im vorderen Mitteldarm besonders aggressiv, aber dies ist im hinteren Bereich nicht erkennbar. Mit genetischen Werkzeugen zeigten die Wissenschaftler, dass dieses Abwürgen der Differenzierung die Freisetzung von Chemikalien verursacht. Dies wiederum bewirkt sowohl die Proliferation von Stammzellen als auch die Tumorbildung durch die Freisetzung von reaktiven Sauerstoffspezies. Die Forscher von GUTENCODE haben deshalb ein Modell entwickelt, in dem die Blockade der Zelldifferenzierung zur Bildung eines aggressiven Tumors mit unterschiedlichen Ergebnissen je nach Abschnitt des Darms führt. Sie erwarten, dass diese Ergebnisse für bestimmte Darmerkrankungen beim Menschen relevant sein werden.
Schlüsselbegriffe
Darm, Tumorentwicklung, Stammzellen, Sox21a, reaktive Sauerstoffspezies
