Teilung lebender Zellen sichtbar gemacht

Bei Mäusen zeigte sich: Ohne Behandlung im Grunde kein Regenerationspotenzial von Herzmuskelzellen vorhanden

Bonn - Der Herzinfarkt zählt zu den Haupttodesursachen in den Industrienationen. "Aber selbst wenn die Betroffenen überleben, kann es zu erheblichen Beeinträchtigungen der Herzfunktion kommen", so Bernd K. Fleischmann vom Institut für Physiologie I am Life & Brain Zentrum der Universität Bonn. Die durch Durchblutungsstörungen abgestorbenen Herzmuskelzellen werden nämlich nicht durch neue Herzmuskelzellen, sondern durch Narbengewebe ersetzt, das keine Pumpleistung erbringt.

Ein weltweit verfolgter therapeutischer Ansatz zielt darauf ab, die verbliebenen intakten Herzmuskelzellen mit speziellen Wirkstoffen zur Teilung anzuregen und damit die Herzleistung wieder zu steigern. Nun hat die Forschergruppe rund um Alexandra Raulf und Michael Hesse eine neuartige Methode entwickelt, mit der sich die Teilung lebender Zellen "live" beobachten lässt. Bei der Untersuchung gentechnisch veränderter Mäuse, die einen Herzinfarkt erlitten hatten, zeigte sich, "dass im erwachsenen Herzen ohne Behandlung im Grunde kein Regenerationspotenzial von Herzmuskelzellen vorhanden ist", fasst Hesse die Studienergebnisse zusammen. Sie sind im Journal "Nature Communications" veröffentlicht worden.

Neuartige Untersuchungsmethode

Die Wissenschafter und Wissenschafterinnen nutzten für ihre neuartige Methode Anillin, ein Eiweißmolekül des Zellteilungsapparats, und den Farbstoff "grün fluoreszierendes Protein" (GFP) aus einer Qualle, das unter blauem Licht grün leuchtet. Sie kombinierten das Anillin-Gen und das Gen für diesen Fluoreszenzfarbstoff, brachten es in embryonale Stammzellen ein und erzeugten daraus auch gentechnisch veränderte Mäuse. "Während der Zellteilung markiert das GFP-Anillin genau die entscheidenden Prozesse", so Hesse. Nach der Zellteilung wird das Anillin wieder abgebaut und der leuchtende Farbstoff verschwindet. "Wir konnten deshalb unter dem Mikroskop 'live' die einzelnen Schritte der Zellteilung verfolgen – und auch, ob sie vollständig abliefen."

Bei den Mäusen zeigte sich: "Die Herzmuskelzellen teilten sich nicht richtig, sondern verdoppelten lediglich ihre Zellkerne oder einen Teil ihres Erbguts", berichtet Raulf. "Das hat zur Folge, dass auf diese Weise keine neuen Herzzellen nach dem Infarkt entstehen." Bei einer echten Teilung verdoppeln sich zwar auch die Zellkerne, sie werden aber anschließend auf zwei Zellen verteilt, indem sich die Mutterzelle in der Mitte abschnürt. Diese verschiedenen Teilungsarten ließen sich bislang nicht so einfach voneinander unterscheiden. "Insbesondere wenn man neue Therapiestrategien entwickelt, benötigt man auch geeignete Prüfverfahren", sagt Hesse. "Für die Zellteilung haben wir nun eines vorgelegt."

Einsatz in der Zukunft

Mit der neuen Methode hat die Arbeitsgruppe eigenen Angaben zufolge zudem erstmals ein schnelles und kostengünstiges Testverfahren für die einzelnen Phasen der Zellteilung etabliert, das sich in Zukunft auch vollautomatisch durchführen lasse. Zusammen mit anderen Forscherteams wurde die Anwendbarkeit des Systems an verschiedenen Zelltypen getestet, darunter auch Nervenzellen, Leberzellen und embryonale Stammzellen. "Die von uns entwickelte Technologie erlaubt es nun, neue Prüfverfahren für Forschungs- und Therapieansätze zur Zellteilung ein großes Stück voranzubringen", ist Hesse überzeugt. (red, derStandard.at, 29.9.2012)