ArchivDeutsches Ärzteblatt38/2008Stammzellen: Apparate zur Differenzierung

TECHNIK

Stammzellen: Apparate zur Differenzierung

Dtsch Arztebl 2008; 105(38): A-1984 / C-1664

EB

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Mit dem Prototypen Magnalab lassen sich die Entwicklungswege von Stammzellen systematisch untersuchen. Foto: Fraunhofer IBMT
Mit dem Prototypen Magnalab lassen sich die Entwicklungswege von Stammzellen systematisch untersuchen. Foto: Fraunhofer IBMT
Stammzellen können sich in 220 unterschiedliche Körperzellen verwandeln. Diese Fähigkeit zur Differenzierung wollen sich Biologen und Mediziner zunutze machen, um gezielt Herz-, Haut- oder Nervenzellen für die Therapie von Krankheiten zu gewinnen. Bislang waren die praktizierten Techniken der Stammzellkultur noch nicht effizient genug: Welcher Anteil einer Stammzellmischung verwandelt sich unter welchen Bedingungen in welche Körperzellen? Zwei Apparateprototypen zur Stammzelldifferenzierung ermöglichen es jetzt erstmals, komplexe Entwicklungswege dieser Zellen systematisch zu untersuchen. Sie sind das Ergebnis des internationalen Projekts „CellPROM“ (Cell Programming by Nanoscaled Devices), das die Europäische Union mit 16,7 Millionen Euro gefördert hat und das vom Fraunhofer-Institut für biomedizinische Technik (IBMT; www.ibmt.fraunhofer.de) in St. Ingbert koordiniert wurde. „Die derzeit übliche Zellkultur ist zu weit weg von der natürlichen Situation“, erläuterte Daniel Schmitt, Projektkoordinator von CellPROM. Denn im Körper kommen die Stammzellen mit gelösten Nähr- und Signalstoffen und einer Vielzahl unterschiedlicher Zellen in Berührung. Millionen von Proteinen sitzen in oder auf den Zellmembranen und regen Stammzellen dazu an, sich in spezialisierte Zellen zu verwandeln. „Wir wollen den Stammzellen im Labor eine Oberfläche anbieten, die den Zellmembranen möglichst ähnlich ist“, sagte Schmitt. Dazu hat das Konsortium verschiedene Verfahren entwickelt, mit denen sich unterschiedliche Biomoleküle effizient auf zellverträgliche Oberflächen bringen lassen.

In den beiden Automaten – Magnalab und Nazcalab – kommen die Stammzellen in definierter Weise mit den Signalfaktoren in Kontakt: Im Magnalab wachsen mehrere Hundert Zellen auf Kultursubstraten, die mit Biomolekülen beschichtet sind. Im Nazcalab schwebt eine Vielzahl einzelner Zellen, von Nährlösung umspült, in parallelen Kanälen und trifft dort auf Mikropartikel, die mit Signalfaktoren bestückt sind. Über ein Mikroskop und eine Kamera dokumentieren die Forscher in Zeitrafferaufnahmen, wie sich einzelne Zellen teilen und differenzieren. Dass sich die Multitalente von Oberflächensignalen dazu anregen lassen, sich in spezialisierte Zellen zu verwandeln, konnten sie an etwa 20 unterschiedlichen Zellmodellen belegen. EB
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