Geburt von Stammzellen im Zeitraffer gefilmt

14. Februar 2011, 15:49
1 Posting

Farbkodierter neuartiger Vektor und Videoanalyse einzelner Zellen eröffnen neue Perspektiven für die Stammzellforschung

In einer Petrischale sieht man zunächst rot leuchtende, langgestreckte Zellen, nach und nach verlieren sie ihre charakteristische Form, die Ausläufer gehen zurück, die Zellen runden sich ab, sie verschmelzen mit anderen Zellen zu einem rot leuchtenden Haufen. Plötzlich leuchten immer mehr Zellen im Zellklumpen grün. Im Zeitraffer dauert dieser Prozess nur wenige Sekunden. Im Labor hingegen einige Tage.

Die von Axel Schambach geleitete Arbeitsgruppe "Hematopoietic Cell Therapy" in der Abteilung für Experimentelle Hämatologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) konnte nun Dank eines neuentwickelten farbkodierten "Gen-Taxis" erstmals die Verwandlung von Körperzellen in induzierte pluripotente Stammzellen filmen.

Induzierte pluripotente Stammzellen sind für die Forscher besonders interessant, da sie quasi Alleskönner darstellen und sich ähnlich wie embryonale Stammzellen in unterschiedliche Zelltypen entwickeln können. Die Wissenschafter veröffentlichten ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe des Magazins Molecular Therapy. "Wir konnten mittels eines neuartigen experimentellen Systems im Zeitraffer die Umwandlung von Fibroblasten zu iPS-Zellen zeigen", erklärt Christopher Baum, Leiter der Abteilung für Experimentelle Hämatologie.

Viren als "Gen-Taxis"

Viren haben sich im Laufe der Evolution optimal an ihre Wirtszellen angepasst und sind so ideale Überträger für Gene. Forscher setzen daher virale Vektoren als "Gen-Taxis" ein. Das Team entwickelte nun ein optimiertes "Gen-Taxis", mit dem sie die sogenannten Reprogrammierungsgene in Körperzellen einschleusten. Diese Gene bewirken, dass die Zellen ihren Stoffwechsel ändern und verstärkt bestimmte Eiweiße produzieren. Auf diese Weise versetzen die Forscher die Zellen in den embryonalen Zustand zurück.

Der Clou des neuen Vektors: Er enthält einen Farbcode und schaltet sich von selbst ab. Werden die eingeschleusten Gene in den Körperzellen aktiviert, leuchten rot. Ist die Umwandlung der Körperzellen in den embryonalen Zustand erreicht, schalten sich die Gene ab, ein grün leuchtendes Reportergen wird aktiviert - die Zellen leuchten grün.

Die Forscher schossen in Intervallen von wenigen Minuten Bilder und setzten diese zu einer Zeitrafferaufnahme zusammen. So konnten sie einzelne Zellen kontinuierlich verfolgen. „Mit diesem System können wir nun feinste dynamische Prozesse erforschen, die frühen Reprogrammierungsvorgänge besser verstehen lernen oder Veränderungen nach Gabe von Medikamenten erfassen", sagt Schambach. (red)

  • Körperzellen (rot), die durch den neuentwickelten Vektor in induzierte pluripotente Stammzellen (grün) verwandelt werden.
    foto: warlich et al. / molecular therap

    Körperzellen (rot), die durch den neuentwickelten Vektor in induzierte pluripotente Stammzellen (grün) verwandelt werden.

Share if you care.