Medizin

Programmierte Stammzellen mit „springenden“ Genen

Dienstag, 3. März 2009

Toronto/Edinburgh – Britischen und kanadischen Forschern ist es gelungen, Hautzellen in Stammzellen zurückzuverwandeln, ohne dazu potenziell krebsauslösende Viren zu verwenden. Sie bedienten sich „springender“ Gene, die sie später wieder aus den Zellen entfernen wollen. Dieser letzte für die Sicherheit wichtige Schritt ist nach den Berichten in Nature (2009; doi: 10.1038/nature07863 und 07864) jedoch erst bei Mäusen gelungen.

Jede kernhaltige menschliche Zelle enthält das gesamte menschliche Genom. Ob sie als Haut- oder Hirnzelle fungiert, ist letztlich eine Frage der Software, das heißt der Aktivierung bestimmter Gene. Um eine ausdifferenzierte Haut- in eine Hirnzelle zu verwandeln, ist ein Neustart notwendig.

dpa

Die Zelle muss zunächst in den Urzustand einer Stammzelle zurückgeführt werden, aus der sich alle menschlichen Zellen ableiten. Diese Reprogrammierung hat sich als verblüffend einfach erwiesen. Im Jahr 2006 erkannten Shinya Yamanaka und Mitarbeiter der Universität Kyoto, dass nur vier Gene in Fibroblasten eingebracht werden müssen, um sie in eine induzierte pluripotente Zelle zu verwandeln. Nach aktuellen Ergebnissen der Arbeitsgruppe Schöler vom Max-Planck-Institut in Münster könnte sogar ein Gen ausreichen (Cell 2009; 136: 411-419).

Technisch ist der Gentransfer kein Problem. Sogenannte Retroviren bieten sich als Genfähre an. Doch wo sie ihre Last im Zellkern abladen, ist nicht vorhersehbar. Geschieht dies in der Nähe von Onkogenen, dann können diese mit den eingebrachten Genen aktiviert werden. Ein Krebswachstum wäre eine mögliche Folge. Außerdem lassen sich die Retroviren auf Dauer ins menschliche Genom nieder, mit bisher nicht absehbaren Folgen. Besser wäre es, die Genfähren würden nach dem Abladen ihrer Fracht wieder verschwinden.

Genau das versprechen die Experimente von Andreas Nagy vom Samuel Lunenfeld Research Institute an der Universität Toronto und Keisuke Kaji vom Centre for Regenerative Medicine an der Universität von Edinburgh. Als Genfähre benutzten sie keine Viren, sondern ein Transposon.

zum Thema Abstract der Studie Woltjen et al. Abstract der Studie Kaji et al. Pressemitteilung des Samuel Lunenfeld Research Institute Samuel Lunenfeld Research Institute Centre for Regenerative Medicine piggyBAC Abstract der Studie in Cell aerzteblatt.de Politiker loben neue Erfolge bei Reprogrammierung von Zellen

Diese sogenannten springenden Gene wurden vor 60 Jahren entdeckt. Benannt sind sie nach der Fähigkeit, ihren Ort im Chromosom zu verändern. Grundlagenforscher verwenden sie gern für Experimente an Fruchtfliegen, deren genetischen Eigenschaften sich relativ einfach durch von außen eingebrachte Transposone verändern lassen.

Ein häufig verwendeter Transposon ist piggyBac. Die beiden Forschergruppen benutzten es, um die vier „Yamanaka-Faktoren“ in menschliche Fibroblasten zu integrieren. Wie erhofft, verwandelten sich diese daraufhin in induzierte pluripotente Zellen.

Da bei dieser Methode keine Retroviren eingesetzt werden, ist das potenzielle Krebsrisiko vermindert, aber nicht ganz abgestellt. Denn die verwendeten vier Gene selbst stellen ein gewisses Risiko dar.

Deshalb versahen die kanadischen Forscher ihr piggyBac mit einem weiteren Element, dem Enzym Transposase. Mit ihrer Hilfe sollen die eingesetzten Gene nach vollbrachter Arbeit wieder aus dem Genom entfernt werden. Dies ist den Forschern an Mäusezellen bereits gelungen, aber noch nicht an menschlichen Zellen.

Einer Nachricht von Nature zufolge versuchen die Forscher derzeit, ihre Experimente an Hunden und Katzen zu reproduzieren. Sollte dies auch beim Menschen gelingen, wäre dies nach Einschätzung von Beobachtern ein wichtiger Fortschritt in Richtung Stammzelltherapie.

Bis induzierte pluripotente Stammzellen in der Medizin zum Einsatz kommen, dürfte es aber noch ein langer Weg sein, meinte Sir Ian Wilmut, der Leiter des Edinburgher Instituts und „Vater“ des Klonschafs Dolly gegenüber der BBC. Andere britische Stammzellforscher meinten, dass sie vorerst in ihren Experimenten nicht auf embryonale Stammzellen verzichten könnten. © rme/aerzteblatt.de

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