Deutlich effizientere Herstellung induzierter pluripotenter Stammzellen

10. Dezember 2015, 07:00
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Österreichische Forscher identifizierten Mechanismus, der zentral für die Wahrung der Zellidentität ist – und ausgeschaltet werden kann

Wien – Einen wichtigen "Hüter der Zellidentität" haben österreichische Forscher mit internationalen Kollegen entdeckt. Der Faktor sorgt dafür, dass spezialisierte Körperzellen ihre Funktion beibehalten. Damit verhindert er auch effektiv, Zellen für therapeutische Zwecke zu Stammzellen zurückzuprogrammieren. Durch das Ausschalten dieses Faktors funktioniere das viel besser, so die Forscher im Fachmagazin "Nature".

2006 hat der japanische Arzt und Stammzellforscher Shinya Yamanaka gezeigt, dass man mit vier Entwicklungsgenen spezialisierte Körperzellen in vielseitige Stammzellen zurückverwandeln kann. 2012 wurde er dafür mit dem Medizin-Nobelpreis ausgezeichnet.

Doch bis heute ist die Herstellung solcher induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS Zellen) langwierig, kompliziert und wenig effektiv, erklärte Johannes Zuber vom Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien. Man habe deshalb schon länger vermutet, dass "Schranken-Faktoren" die Umwandlung behindern.

Unterdrückter Mechanismus

Das Team um Zuber und Konrad Hochedlinger vom Howard Hughes Medical Institute (USA) hat dafür während der Rückprogrammierung von Bindegewebszellen zu Stammzellen Gene für Eiweißstoffe blockiert, welche die Verpackung und Zugänglichkeit der DNA kontrollieren (Chromatin-Regulatoren). "Diese Gene sind Grundlage für das sogenannte epigenetische Gedächtnis der Zellen", so Zuber. Damit "erinnere" sich zum Beispiel eine Hautzelle auch nach einer Rückprogrammierung, dass sie eigentlich eine Hautzelle ist.

Mit einer neu entwickelten (RNAi-)Genbibliothek, die 615 bekannte Chromatin-Regulatoren hemmen kann, identifizierten die Forscher nun einen wichtigen Hüter des zellulären Gedächtnisses und ihrer Identität, nämlich den Chromatin assembly factor 1/CAF-1. Ohne ihn ist die Ausbeute an iPS Zellen 50 bis 200 mal so hoch und die Produktion dauert nur etwa vier statt neun Tage, so die Forscher.

"CAF-1 stellt im wirklichen Leben sicher, dass die Tochterzellen den selben Beruf ausüben wie die Mutterzellen, indem er jegliche Änderung des zellulären Status unterbindet", so Zuber. Er funktioniere wie ein sehr guter Kopierer, der gewährleistet, dass die Status-Information eins zu eins weitergegeben wird. "Ist er ausgeschaltet, hat man sozusagen wieder ein weißes Blatt Papier, das man neu gestalten kann."

Durch Unterdrückung von CAF-1 sei aus der schwierigen Prozedur der Stammzell-Gewinnung nun eine vergleichsweise einfache Methode geworden. "In diesem Zustand reagieren die Zellen einfach sensibler auf Signale von außen und können leichter manipuliert werden", sagte Ulrich Elling vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Akademie der Wissenschaften (ÖAW), der ebenfalls an der Arbeit beteiligt war. (APA, 10.12.2015)

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