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Medizin

Ansatz für die Therapie mit humanen Muskelstammzellen

Montag, 1. September 2014

Berlin – Einen Ansatz, um Muskelstammzellen therapeutisch zu nutzen, haben Wissen­schaftler vom Experimental and Clinical Research Center (ECRC) des Max-Delbrück-Centrums (MDC) und der Berliner Charité vorgestellt. Bei Mäusen konnten sie damit bereits Muskeln regenerieren. Die Forscher um Simone Spuler und Andreas Marg berichten im Journal of Clinical Investigation über ihre Ergebnisse (doi 10.1172/JCI63992).

„Muskelstammzellen, die wir auch Satellitenzellen nennen, können nach jahrzehntelanger Ruhe in ihrer Stammzellnische erwachen und einen geschädigten Muskel reparieren“, erläutert Spuler. Die Neurologin leitet am ECRC in Berlin-Buch die Hochschulambulanz für Muskelkrankheiten der Charité und erforscht mit ihrem Team die Ursachen dieser Erkrankungen.

Satellitenzellen sind auch bei Menschen mit schweren Muskelerkrankungen aktiv, etwa bei der Muskeldystrophie Duchenne. „Doch irgendwann ist das Reservoir an Muskel­stamm­zellen erschöpft und der Muskelabbau kann nicht mehr gestoppt werden“, so Spuler. Alle Versuche, mit der Transplantation von Satellitenzellen bei Patienten mit Duchenne Muskeldystrophie Muskeln wieder aufzubauen, seien bislang gescheitert.

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Das Angebot der Entwicklungsbiologin Carmen Birchmeier, im Rahmen eines Verbundprojekts zu Satellitenzellen (SatNet) des Bun­des­for­schungs­minis­teriums mitzuarbeiten, brachte das Team um Marg und Spuler auf die Spur. In dem Projekt wurde unter anderem untersucht, weshalb Satellitenzellen schnell ihr Regenerationspotenzial verlieren, wenn sie in Zellkultur gehalten werden. Daraus entstand die Idee, Satelliten­zellen zusammen mit dem sie umgebenden Muskelgewebe zu kultivieren und zu sehen, ob die Zellen möglicherweise besser regenerieren, wenn ihr vertrautes Milieu erhalten bleibt.

Spuler und ihre Mitarbeiter kultivierten aus Biopsien gewonnene Muskelfaserfragmente mit Satellitenzellen zunächst für bis zu drei Wochen. In dieser Zeit vermehrten sich die Satellitenzellen um das 20- bis 50fache, aber auch zahlreiche Bindegewebszellen entwickelten sich in diesen Kulturen. Um das zu verhindern, unterzogen die Forscher die Muskelfragmente gleichzeitig einem Sauerstoffentzug (Hypoxie) und kühlten sie bei vier Grad Celsius. Unter diesen Bedingungen könnten nur Satellitenzellen in ihrer Stammzellnische überleben, nicht aber die Bindegewebszellen.

Den Forschern ist es damit gelungen zu zeigen, dass es möglich ist, Satellitenzellen des Menschen zu kultivieren, zu vermehren und ihr Regenerationspotential für einige Wochen zu erhalten.

Ihren Therapieansatz untersuchten die Forscher dann in Mäusen, deren Muskelre­generation durch Bestrahlung unterbunden worden war. In den vorderen Schien­beinmuskel transplantierten sie Muskelfragmente mit den darin enthaltenen Satellitenzellen, die sie nach Hypothermie für zwei Wochen in Zellkultur gehalten hatten. Es zeigte sich, dass die Muskeln der Tiere, die mit diesen Faserfragmenten behandelt wurden, besonders gut regenerierten.

Für die Therapie der Duchenne Muskeldystrophie würde dies allein aber noch nicht genügen – die Transplantation von Muskelfragmenten allein kann eine genetisch bedingte Muskelerkrankung nicht ursächlich behandeln. „Die Idee ist deshalb, die Satellitenzellen zusätzlich mit einem gesunden Gen zu bestücken, das den Gendefekt repariert, und sie dann mit Hilfe eines nicht-viralen Gentaxis in die zu behandelnden Muskeln einzubringen“, erläutert Spuler ihre Strategie. © hil/aerzteblatt.de

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