Normalerweise haben adulte Körperzellen im Organismus nur noch eine stark eingeschränkte Wandlungsfähigkeit. Diese Festlegung „somatischer“ Zellen kann jedoch durch Fusion mit anderen Zellen auf die Fähigkeit der Pluripotenz zurück programmiert werden. Wo genau die für diese Reprogrammierung verantwortlichen Faktoren lokalisiert sind, haben jetzt Versuche von Max-Plack-Wissenschaftlern gezeigt. Sie reprogrammierten ausgereifte Körperzellen durch den Zellkern embryonaler Stammzellen.
Mittels Kerntransfers kann bekanntlich sogar Totipotenz erreicht werden, obwohl die ursprüngliche somatische Zelle ausdifferenziert war. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für molekulare Biomedizin in Münster stellten bei ihren Untersuchungen fest, dass die Faktoren entscheidenden Faktoren dafür nicht im Zytoplasma dieser Zellen, sondern in deren Zellkern, oder zumindest daran anhaftend, zu finden sind. Die Reprogrammierung der embryonalen Gene ist also unabhängig von DNS-Replikation und Zellteilung.
Suche nach Auslöser
Eine der größten Herausforderungen für die moderne Stammzell-Forschung ist die Suche nach neuen und genetisch maßgeschneiderten Stammzell-Linien, die man ohne einen Embryo erzeugen kann. Am besten dafür geeignet erscheint der Weg über die Reprogrammierung normaler Körperzellen in pluripotente Stammzellen – unter Verzicht auf Eizellen und Embryos. Doch dazu müssen die Wissenschaftler erst herausfinden, was im einzelnen bei der Reprogrammierung durch Kerntransfer passiert. Welche in einer Zelle enthaltenen Faktoren steuern also einen bereits differenzierten Zellkern zurück in einen Kern, der wieder in der Lage ist, die Entwicklung eines kompletten Organismus zu steuern?
Wissenschaftler um Prof. Hans Schöler haben jetzt am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster gezeigt, dass das Zytoplasma von embryonalen Stammzellen diese magischen Faktoren möglicherweise gar nicht enthält. Vielmehr scheint der Schlüssel im Kern der Stammzellen zu liegen.
Mäuse-Nervenzellen als Testobjekt
Um zu klären, welcher Art die für die „Reprogrammierung“ verantwortlichen Faktoren sind, untersuchten die Wissenschaftler die Wirkung unterschiedlicher Bestandteile embryonaler Stammzellen. Als somatischer Fusionspartner dienten Nervenzellen („Neurospheres“) der Maus, die dann entweder mit intakten embryonalen Stammzellen, nur mit deren Zytoplasma oder nur mit deren Kernen fusioniert wurden. Als Nachweis für das „Anschalten“ der Pluripotenz der Zellen wirkte der grün-fluoreszierend markierte Transkriptionsfaktor Oct4.
Die Experimente zeigten, dass die Fusion der somatischen Zellen mit intakten embryonalen Stammzellen erwartungsgemäß pluripotente Zellen hervorbringt. Fusioniert man die Nervenzellen nur mit den Kernen embryonaler Stammzellen, findet sich erstaunlicherweise das gleiche Bild: Diese Nervenzellen schalteten ihre eigenen embryonalen Gene an und bildeten Stammzell-ähnliche Kolonien. Setzt man hingegen nur das Zytoplasma der embryonalen Stammzellen ein, werden die somatischen Zellen nicht auf ein pluripotentes Stadium zurückgestellt.
Die für die „Reprogrammierung“ von Körperzellen notwendigen Faktoren liegen also nicht im Zytoplasma, sondern in den Zellkernen embryonaler Stammzellen, oder sind zumindest daran anhaftend zu finden.
(MPG, 13.01.2005 – NPO)
