MHH-Forscher filmen Geburt von Stammzellen
Neues Gen-Taxi in Verbindung mit Videoanalysen einzelner Zellen eröffnet 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 Dr. Dr. Axel Schambach geleitete Arbeitsgruppe „Hematopoietic Cell Therapy" in der Abteilung für Experimentelle Hämatologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) im Exzellenzcluster REBIRTH (Von Regenerativer Biologie zu Rekonstruktiver Therapie) konnte nun, dank eines neuentwickeltem farbkodierten Gen-Taxis, gemeinsam mit Dr. Timm Schröder vom Helmholtz Zentrum München sowie Dr. Tobias Cantz und Professor Dr. Hans Schöler, Arbeitsgruppe „Stem Cell Biology“, REBIRTH, erstmals die Verwandlung von Körperzellen in induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) filmen. iPS-Zellen sind für die Forscher besonders interessant, da sie quasi Alleskönner darstellen und sich ähnlich wie embryonale Stammzellen in unterschiedliche Zelltypen entwickeln können. „Wir konnten mittels eines neuartigen experimentellen Systems im Zeitraffer die Umwandlung von Fibroblasten zu iPS-Zellen zeigen“, erklärt Professor Dr. Christopher Baum, Leiter der Abteilung für Experimentelle Hämatologie.
Körperzellen (rot), die durch den von den MHH-Forschern neuentwickelten Vektor in induzierte pluripotente Stammzellen (grün) verwandelt werden.
Warlich et al. / Molecular Therapy
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-Taxi ein. Das Team entwickelte nun ein optimiertes Gen-Taxi, 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 Dr. Dr. Schambach.
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