Wie Zellen „umprogrammiert“ werden

Foto: Geweihstammzellen

Geweihstammzellen suchen auch
über größere Entfernungen den
direkten Kontakt zu anderen
Zellen; © Universität Göttingen

Nur ein einziges Beispiel aus dem Tierreich ist bekannt, bei dem ein ausgewachsenes Säugetier ein Körperteil in einem relativ kurzen Zeitraum vollständig wiederherstellen kann. Es ist das jährliche Erneuern der Geweihknochen der Hirsche (Cerviden). Aus diesem Grund ist der Geweihknochen ein interessantes Studienobjekt für Wissenschaftler, die sich mit Fragen der Erneuerung von Geweben und Körperteilen beschäftigen. Die Arbeitsgruppe um Doktor Hans Joachim Rolf und Professor Karl Günter Wiese von der Universitätsmedizin Göttingen konnte jetzt nachweisen: Geweihstammzellen bauen eine direkte Verbindungen zu anderen Zelltypen auf und können auf diesem Weg sogenannte „Pluripotenzfaktoren“ an andere Zellen abgeben. Das bedeutet: Stammzellen können ihre Eigenschaften an andere Zellen weitergeben, um so neue Zellen mit gleichartigen Eigenschaften zu schaffen.

Rolf und Wiese berichten über einen Mechanismus, mit dem Stammzellen von erwachsenen Säugetieren wichtige Faktoren, welche die Eigenschaften und Fähigkeiten einer Zelle beeinflussen, auf andere Gewebezellen übertragen können. Dahinter steckt möglicherweise ein generelles biologisches Prinzip, mit dessen Hilfe „Stammzell-Nischen“ in Körpergeweben in der Lage sind, weiter differenzierte Zellen aus ihrer unmittelbaren Umgebung „umzuprogrammieren“. Dadurch kann eine größere Anzahl von Zellen mit „stammzellähnlichen“ Eigenschaften erzeugt werden. Dies nennt man die induzierte Pluripotenz. Durch die erweiterten „Stammzell-Nischen“ werden so in kurzer Zeit viele Zellen für die Regeneration von Gewebestrukturen bereitgestellt.

Im Rahmen ihrer Forschungsprojekte zum Hirschgeweih hat sich die Göttinger Arbeitsgruppe mit dem Transkriptionsfaktor Oct4 (octamer-binding transcription factor 4) beschäftigt. Dieser wurde ursprünglich als „Marker“ für embryonale Stammzellen beschrieben. Mittlerweile wird er aber als ein entscheidender Faktor zur Regulation der Pluripotenz von Zellen angesehen. In Zellkulturexperimenten konnte gezeigt werden, dass Oct4 entweder allein oder im Zusammenspiel mit anderen Faktoren in der Lage ist, differenzierte Zellen „umzuprogrammieren“.

Eines der wichtigsten Ergebnisse der aktuellen Studie ist der Nachweis einer direkten Übertragung des Transkriptionsfaktors Oct4 von Zelle zu Zelle. Die Geweihstammzellen können dabei auch über sehr große Entfernungen (einige 100 µm) mit anderen Zellen Kontakt aufnehmen.

Die Arbeitsgruppe hat also nachgewiesen, dass Stammzellen aus dem jährlich regenerierenden Hirschgeweih direkte interzelluläre Verbindungen zu anderen Zelltypen aufbauen können, mit deren Hilfe sie Pluripotenzfaktoren an ihre Umgebung abgeben. Ihre Experimente haben gezeigt, dass auf diese Weise andere Zelltypen und sogar Zellen anderer Spezies (in diesem Fall aus Mäusen stammende sogenannte MEF-Zellen) von den Geweihstammzellen zumindest teilweise „reprogrammiert“ werden können und dadurch möglicherweise einige Stammzelleigenschaften zurückgewinnen.

MEDICA.de; Quelle: Universitätsmedizin Göttingen