Herz-Kreislaufforschung: Erzeugung von Endothelzellen aus Stammzellen

Endothelzellen kleiden die Innenseite der Blutgefäße aus und erfüllen essenzielle Funktionen wie die Regulation von Blutdruck und Blutgerinnung. Sie sind auch an der Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen beteiligt. Für die Erforschung dieser Krankheiten außerhalb des Körpers werden menschliche Endothelzellen benötigt. "Hierfür sind humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSCs) ein vielversprechender Ansatz. Da sie noch auf keinen bestimmten Gewebetyp festgelegt sind, haben sie das Potential, sich in viele verschiedene Zelltypen – darunter auch Endothelzellen – zu differenzieren", erklärt Prof. Bernd K. Fleischmann, Direktor des Instituts für Physiologie I am Universitätsklinikum Bonn. 

In der Vergangenheit wurden verschiedene Differenzierungsstrategien für hiPSCs zu Endothelzellen entwickelt. Eine der neuesten Methoden basiert auf der Aktivierung des Transkriptionsfaktors "ETS variant transcription factor 2" (ETV2), der als Schlüsselfaktor in der Umwandlung von Stammzellen in Endothelzellen identifiziert wurde. Forschende der Harvard Medical School und des Universitätsklinikums Bonn entwickelten eine spezielle hiPSC-Linie namens "PGP1 ETV2 iso2", die durch die Zugabe von Doxycyclin gezielt ETV2 aktivieren kann. 

Das Team um Dr. Sarah Rieck und Prof. Volker Busskamp verbesserte das bestehende Protokoll zur Differenzierung dieser Zellen. Das optimierte ETV2-Protokoll bietet einen schnelleren und kostengünstigeren Weg zur Erzeugung von Endothelzellen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden, die auf Wachstumsfaktoren basieren. 

Die Ergebnisse zeigen, dass das neue ETV2-Protokoll gut reproduzierbar ist und problemlos auf andere hiPSC-Linien übertragen werden kann. Die erzeugten Zellen weisen charakteristische Proteine und funktionale Eigenschaften von Endothelzellen auf und sind auch über längere Zeiträume stabil. Zusätzlich ermöglicht das Protokoll die Erzeugung von Endothelzellen mit spezifischen arteriellen oder venösen Merkmalen. 

Die Forschenden sehen großes Potenzial für den Einsatz der erzeugten Endothelzellen in der Erforschung von Herz-Kreislauferkrankungen. Sie können beispielsweise zur Modellierung von Krankheiten in der Zellkulturschale verwendet werden. Zudem bieten sie Möglichkeiten in der Organoidforschung, um Organoide mit einem Gefäßsystem zu entwickeln. 

Diese Forschungsfragen werden unter anderem im Sonderforschungsbereich Transregio 259 "Aortenerkrankungen" erforscht, an dem Dr. Rieck und Prof. Fleischmann beteiligt sind. Die Endothelzellen könnten zudem für zukünftige klinische Anwendungen relevant werden. 

MEDICA.de; Quelle: Universitätsklinikum Bonn