Aus Hautzelle mach Blutzelle – direkte Umprogrammierung

Das umprogrammieren von somatischen Zellen zu induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) ist eines der heissen Gebiete der letzten Jahre und nach der ersten Publikation durch Yamanaka, der die inzwischen sogenannten Yamanaka-Faktoren, einen Satz von Proteinen, beschrieb. Diese waren ausreichend für die Reprogrammierung von iPS. Die orginal Yamanaka-Faktoren waren c-Myc, Klf-4, Oct-4 und Sox-2, die übertragen durch einen retroviralen Vektor, die Reprogrammierung von somatischen Zellen in stammzellähnliche Zellen ermöglichten. Nach diesem bahnbrechenden Experiment wurde viel gearbeitet und schon bald war es möglich “echte”, dass heisst chimärenbildende Zellen zu generieren und die Technik zu “entschärfen”, indem der als gefährlich eingestufte virale Genransfer durch eine direktere Proteinübertragung ersetzt wurde und auch die Anzahl der Faktoren veringert wurde, da c-Myc als Oncogen eingestuft werden muss, dessen Veränderung zu Krebs führen kann (mehr zu iPS hier).

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Blutzellen Wikipedia

Nun ist Forschern aus Kanada ein neuer Durchbruch gelungen. Sie haben erstmals menschliche Hautzellen direkt in Blutvorläuferzellen umprogrammiert. Dies ist einerseits sehr interessant, da die erzeugten Vorläuferzellen direkt und ohne den Umweg über die induzierten pluripotenten Stammzellen erzeugt wurden und andererseits, weil es das bisher anwendungsnächste Erzeugnis dieser Forschungsrichtung darstellt. Die Vorteile der Herstellung einer solchen Blutvorläuferzelle sind vielseitig.

Mögliche therapeutische Ansätze solcher Zellen würden beispielweise die Transplantation in Blutkrebspatienten ohne passenden Knochenmrkasspender umfassen, und dieses Schicksal trifft immer noch sehr viele Patienten.

Ausserdem wäre die Umprogrammierung ohne ein Stammzellstadium in mancher Hinsicht als sicherer zu betrachten, da die Generierung eines Terratoma-Tumors durch verbliebene Stammzellen nicht bestehen würde.

Als negativen Effekt muss die Zahl der Zellen betrachtet werden, da sich die somatischen Zellen kaum vervielfältigen lassen, anders als iPS-Zellen. Und eine Aktivierung, die für die Vervielfältigung angewendet werden müsste, birgt erneut Risiken einer Tumorinduktion.

Um diese Zellen herzustellen, wurden Hautzellen von freiwilligen Spendern verschiedener Altersstufen mit OCT4, einer der Yamanaka-Faktoren, behandelt und später einem Cocktail aus blutzellspezifischen Zytokinen ausgesetzt. Dies führte zur Ausbildung typischer Merkmale von Blutvorläuferzellen. Aus diesen Vorläufern konnten alle drei typischen Blutzellen, nämlich rote und weisse Blutzellen und Blutplättchen generiert werden. Und eine Phalanx von Unetrsuchungen zeigte, dass sich ie erzeugten Zellen wie “echte” Blutzellen verhielten. Ein weiteres Indiz war der Fakt, dass die erzeugten roten Blutkörperchen adultes Hämoglobin erzeugten, das Protein, dass für den Sauerstofftransport im Körper verantwortlich ist. Im Gegensatz dazu erzeugen rote Blutkörperchen, die aus iPS Zellen erzeugt wuren, embryonales Hämoglobin, dass sich von der adulten Version unterscheidet.

Es scheint also alles daraufhinzudeuten, dass ein Durchbruch in der Erzeugung möglicher therapeutischer Zellprodukte für zukünftige klinische Anwendungen gelungen ist. Doch wie immer ist die nicht ohne Vorarbeiten im Tiermodell möglich gewesen und baut auf zwei Publikationen aus früheren Monaten diese Jahres auf, in welchen Neuronen (Vierbuchen et al. Nature 2010) und Herzmuskelzellen (Ieda et al. Cell 2010) aus Fibroblasten erzeugt wurden.

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Szabo, E., Rampalli, S., Risueño, R., Schnerch, A., Mitchell, R., Fiebig-Comyn, A., Levadoux-Martin, M., & Bhatia, M. (2010). Direct conversion of human fibroblasts to multilineage blood progenitors Nature DOI: 10.1038/nature09591

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