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Montag, 23.01.2017
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Stammzellen ohne tierische „Helfer“

Neue Zuchtmethode vermeidet Kontaminationsrisiko durch Mäusezellen

Embryonale Stammzellen des Menschen konnten bisher nur mithilfe von so genannten “Nähr-Zellen” von Mäusen im Labor vermehrt werden. Doch diese tierische Hilfe galt gleichzeitig auch als potenzielle Quelle für Kontaminationen. Jetzt ist es amerikanischen Wissenschaftlern erstmals gelungen, menschliche Stammzellen auch ohne diese Hilfszellen zu züchten.
Stammzellen in Kultur

Stammzellen in Kultur

Die jetzt in der Zeitschrift Nature Methods veröffentlichten Ergebnisse von Forschern von WiCell, einem nichtkommerziellen Forschungsinstitut du der Universität von Wisconsin-Madison kommen gerade zur richtigen Zeit: Denn erst kürzlich hatten Wissenschaftler der Universität von Kalifornien nachgewiesen, dass die existierenden Stammzelllinien bereits mit einem Molekül tierischer Herkunft verunreinigt sind. Dies zeigte, dass die Stammzellen auf diesem Wege auch mit einem tierischen Krankheitserreger kontaminiert werden können und damit eine Gefahr für den sicheren Einsatz am Menschen darstellen.

Überraschende Alternative


Bisher jedoch gab es keine Alternative zur Vermehrung der Stammzellen in einer Kultur von tierischen Bindegewebszellen, den „Nährerzellen“. Sie bilden die Matrix, auf der die Stammzellen in der Laborkultur wachsen und sorgen gleichzeitig dafür, dass sie in ihren undifferenzierten Status bleiben – der wichtigsten Voraussetzung für ihren Einsatz in Forschung und Klinik. Fehlt dieser Zusatz, differenzieren sich die Stammzellen innerhalb von zwei bis drei Tagen in verschiedene Zelltypen und verlieren ihre Fähigkeit, zu jedem der menschlichen Zellen und Gewebe werden zu können.

Doch jetzt kann das “Nähr-Zell-Dogma” gestürzt werden, so Ren-He Xu, Leiter der Studie bei WiCell. „Diese Methode beseitigt die Notwendigkeit der Nährerzellen komplett. Gleichzeitig reduziert es die tägliche Arbeit in der Erneuerung des Nährmediums deutlich.“


Geeignetes Protein identifiziert


An drei der fünf verschiedenen menschlichen Stammzelllinien, die bei WiCell gezüchtet werden, untersuchten Xu und sein Team die molekularen Interaktionen im Nährmedium der Zellen. Sie entdeckten dass unter bestimmten Bedingungen ein Protein, der Fibroblasten-Wachstumsfaktor 2 (FGF2), die gleiche wichtige Funktion übernehmen kann wie bisher die Nährzellen: Sicherzustellen, dass die Stammzellen bei der Vermehrung in ihrem undifferenzierten Zustand bleiben.

In seinen Experimenten hatte Xu die Zusammensetzung des Nährmediums und die Wachstumsbedingungen verändert und war dabei auf eine überraschende Reaktion gestoßen: Der bisher eingesetzte Serumersatz schien die Differenzierung der Stammzellen zu fördern. Er zeigte die gleiche Wirkung wie das im menschlichen Knochen vorhandene morphogenetische Protein (BMP), das normalerweise die Embryonalentwicklung vorantreibt und damit auch die Ausdifferenzierung der Zellen.

Wenn aber der Serumersatz die Stammzelldifferenzierung auslöst, so Xus Schlussfolgerung, muss es in den tierischen Nährzellen Moleküle geben, die genau das unterbinden. Sein wahrscheinlichster Kandidat war der Fibroblasten-Wachstumsfaktor 2. Er erhöhte in seinen BMP-freien Testkulturen die Konzentration des Proteins und tatsächlich blieben die Stammzellen auch ohne die tierischen Nährzellen im erwünschten undifferenzierten Zustand. Seit einem Jahr hat der Wissenschaftler inzwischen erfolgreich diese Kulturmethode angewandt und zieht das Fazit: „Die Zellen sehen perfekt aus.“

Obwohl diese neue Methode die Möglichkeit der Kontamination durch tierische Pathogene dramatisch reduziert, warnt Xu dennoch vor zu frühem Aufatmen. Denn auch der Serumersatz und das Grundgel der Kulturen sind tierischen Ursprungs und können daher eine potenzielle Quelle von Verunreinigungen sein. Das ultimative Ziel, so der Forscher, wäre es, menschliche Stammzellen in einem absolut Tierprodukt-freien Medium zu kultivieren.
(University of Wisconsin-Madison, 18.02.2005 - NPO)
 
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