Studie entdeckt: Stammzellen erneuern sich selber
Forscher des EU-finanzierten Projekts EuroStemCell haben jetzt erstmals gezeigt, dass embryonale Stammzellen von Mäusen sich ohne das natürliche Kulturmaterial, das die Wissenschaftler bislang zur Erhaltung und Kultivierung von Stammzellenlinien eingesetzt haben, selbst erneuern können. Diese Entdeckung, die kürzlich in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, widerspricht bisherigen Ansichten und könnte weitreichende Folgen für die Stammzellenforschung haben. Embryonale Mäusestammzellen werden mithilfe verschiedener Kombinationen von Kulturmaterial erhalten und gezüchtet, zum Beispiel Nährzellen, konditionierte Medien, Hormone und Serumextrakte. Bislang wurde angenommen, dass dieses Material Signale und Anweisungen an die Stammzellen geben würde, um ihren undifferenzierten "reinen" Status zu erhalten. Ohne dieses Material, so glaubte man, würden sich die Stammzellen spezialisieren, um sich zu der vorbestimmten Zellart zu entwickeln. Zellen müssen immer noch in einer Kultur gezüchtet werden, da diese den für ihr Überleben notwendigen Zucker und Proteine liefert. Jedoch war den Forschern der Nachweis gelungen, dass embryonale Stammzellen ihre eigenen Signalmoleküle produzieren und dass diese Signale die zentrale Triebkraft hinter der Differenzierung sind. Wenn eines der zelleigenen Signalmoleküle, FGF (Fibroblast Growth Factor) 4, eliminiert oder blockiert wird, kann die Zelle unendlich lange in ihrem undifferenzierten Status verbleiben, entdeckten die Forscher. Den Nachweis lieferten sie, indem sie kleine Moleküle verwendeten, die die Aktion von FGF4 blockierten. "Dass sich embryonale Stammzellen ohne externe Anweisung selbst replizieren können, impliziert, dass sie auf Selbsterneuerung vorprogrammiert sind. Die neuen Kulturbedingungen werden uns dabei helfen, die Natur des pluripotenten Zustands zu verstehen, und wie dieser eventuell manipuliert werden kann, um spezialisierte Zellen im Labor zu züchten", erklärt einer der Autoren der Arbeit, Jason Wray, vom Wellcome Trust Centre for Stem Cell Research. Man erwartet, dass sich diese Forschung für die Herleitung embryonaler Stammzellen von anderen Tierarten als nützlich erweisen wird. "Wir glauben, dass der von uns entdeckte Prozess bei den Mäusen die Herleitung embryonaler Stammzellen von anderen Spezies wie Schweinen, Kühen oder großen Tieren erleichtern könnte, was uns noch nicht gelungen ist", so Qi-Long Ying, Leitautor der Studie und jetzt wissenschaftlicher Mitarbeiter an der University of Southern California (USC). "Wenn die Herleitung embryonaler Stammzellen beispielsweise von Kühen möglich ist, dann können Kühe in der Zukunft vielleicht Milch produzieren, die bereits Medikamente enthält." Ein besseres Verständnis davon, wie die Differenzierung bei embryonalen Mäusestammzellen gesteuert wird, könnte auch Arbeiten, die bislang nur an embryonalen Stammzellen von Mäusen durchgeführt wurden, auf menschliche embryonale Stammzellen übertragbar machen. "Letztes Jahr wurde gezeigt, dass die etablierten menschlichen embryonalen Stammzellen den 'Epi-Stammzellen' von Mäusen ähnlicher sind, die einer späteren Entwicklungsstufe entsprechen. Wir haben Grund zur Annahme, dass das, was wir bei Mäusen beobachtet haben, auch bei anderen Säugetieren anzutreffen sein wird und dass die neuen Kulturbedingungen, die wir geschaffen haben, es uns erlauben werden, unsere Erfahrung und Techniken von Tiermodellen auf den Menschen zu übertragen", erklärt Wray. Die Entdeckung soll größere Implikationen für die groß angelegte Herstellung spezialisierter Zellen wie Gehirn-, Herzmuskel- und Insulin produzierende Zellen für den therapeutischen Einsatz haben.