Wissenschaftler veröffentlichen neuen Weg zur Erforschung von Blutstammzellen
Entwickeltes Mausmodell ermöglicht die Transplantation von Blutstammzellen ohne vorherige Bestrahlung
Wie Stammzellen des Blutes funktionieren, lässt sich am besten im lebenden Organismus "in vivo" erforschen. Dafür müssen die Blutstammzellen eines Spenders in einen Empfänger transplantiert werden. Um eine erfolgreiche Transplantation durchführen zu können, müssen generell zwei Bedingungen erfüllt sein: das Immunsystem des Empfängers muss geschwächt sein, so dass die Spenderzellen nicht abgestoßen werden, und es muss Platz in der so genannten Stammzellnische vorhanden sein, wo die Spenderzellen anwachsen können. Diese beiden Bedingungen werden normalerweise durch eine Bestrahlung des Empfängers geschaffen. An der Universität Ulm hat ein Immunologen-Team um Claudia Waskow (jetzt am DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden - CRTD) und Hans-Reimer Rodewald in Zusammenarbeit mit Rosel Blasig vom Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie in Berlin, ein Mausmodell entwickelt, in dem transplantierte Blutstammzellen ohne vorherige Bestrahlung in den Empfängertieren anwachsen und sich somit besser erforschen lassen.
In der aktuellen Ausgabe von Nature Methods lüften die Wissenschaftler das Geheimnis dahinter: "Wir haben drei genetische Mutationen miteinander kombiniert. Nur alle drei zusammen in einem Organismus erlauben eine Transplantation von blutbildenden Stammzellen ohne vorherige Bestrahlung", erklärt Dr. Claudia Waskow vom CRTD. "Alle drei Mutationen waren bisher bekannt, wir sind einen Schritt weiter gegangen und haben sie alle in einer Maus zusammengeführt." Da zwischen Spender und Empfänger normalerweise eine Gewebeunverträglichkeit besteht, die zur Abstoßung der Zellen durch das Immunsystem des Empfängers führt, ist im Vorfeld eine Bestrahlung notwendig, die das Immunsystem des Empfängers schwächt. Die zweite Herausforderung nach einer Transplantation ist die Einnistung der Spenderzellen in spezialisierten Nischen, welche die Funktion der Spenderzellen erlauben. Die Nischen sind in einem gesunden Empfänger von eigenen Blutstammzellen besetzt. Diese werden durch die Bestrahlung geschädigt, so dass die Spenderzellen sie ersetzen können. Bestrahlung ist andererseits sehr belastend für den Körper und hat schwere Nebenwirkungen. Mit dem entwickelten Mausmodell scheint dies nun nicht mehr notwendig zu sein: Während die eine Mutation durch den gestörten Wachstumsfaktor Rezeptor Kit (KitW/Wv) mehr Platz in den Stammzellnischen für die Spenderzellen bietet, haben die anderen beiden Mutationen ein schwaches Immunsystem zur Folge, was die Spenderzellen nicht abstößt. Dadurch akzeptiert der Körper alle - auch fremde - Blutstammzellen unabhängig von ihrer Verträglichkeit mit dem eigenen Gewebe.
Was genau lässt sich im unbestrahlten, lebenden Organismus (in vivo) nun besser erforschen? "Wie sich gespendete Blutstammzellen im Körper verhalten, lässt sich nur in vivo untersuchen. Beobachtungen außerhalb des Organismus sind oft nicht aussagekräftig genug.", erläutert Waskow. "Da wir die von uns entwickelten Mäuse nicht mehr bestrahlen müssen, bleiben alle Organe einschließlich des Knochenmarks unbeschädigt." Wichtige Prozesse von Blutstammzellen lassen sich so unter wesentlich natürlicheren Bedingungen erforschen, wie zum Beispiel das "Homing", bei dem die transplantierten Zellen vom Blut in das Knochenmark wandern, um sich dort dauerhaft anzusiedeln.
Ob auch menschliche Zellen von diesen Mutanten ohne Bestrahlung angenommen werden, und zwar besser als in den bisher verfügbaren Modellen, müssen weitere Untersuchungen zeigen. Sollte das der Fall sein, könnten diese Tiere auch für Untersuchungen zur Funktion menschlicher Blutstammzellen, von Infektionskrankheiten oder Krebserkrankungen nützlich sein. In weiteren Studien möchten sich Claudia Waskow und Hans-Reimer Rodewald auf diese Fragen konzentrieren, um einen Beitrag zum besseren Verständnis von Blutstammzellen bei Aufbau und Erhalt des Immunsystems zu leisten.
Originalveröffentlichung: Claudia Waskow et al.; "Hematopoietic stem cell transplantation without irridation"; Nature Methods, online veröffentlicht: 08. März 2009
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