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Totipotente Stammzellen aus der Petrischale

Wissenschaftler können bereits in einer Petrischale, also einer flachen Glasschale, ausgereifte oder adulte Körperzellen in sogenannte pluripotente Stammzellen zurückverwandeln. Pluripotente Stammzellen sind in der Lage, sich in jeden Zelltyp des Körpers zu entwickeln. Nun vermeldet ein internationales Forscherteam unter anderem des Max-Planck-Instituts für Molekulare Biomedizin in Münster, dass es einen Schritt weiter ist: Es kann nach eigenen Angaben aus adulten Körperzellen totipotente Stammzellen herstellen. Dieser besondere Stammzelltyp existiert normalerweise nur in einem sehr frühen Embryonalstadium.

 

Wunder des Lebens

Unmittelbar nach der Befruchtung besteht der Embryo nur aus wenigen Zellen. Diese sind in der Lage, sich so zu verändern, dass sich daraus der Embryo, die Plazenta und die Nabelschnur entwickeln. Es ist das Wunder des Lebens und fasziniert die Menschen seit der Entdeckung dieses Prozesses.

Im Vergleich zu pluripotenten Stammzellen sind diese totipotente Stammzellen noch wandlungsfähiger und vielseitiger. Doch bereits nach kurzer Zeit und weiteren Teilungen verlieren die totipotenten Stammzellen ihre Plastizität und wandeln sich zu pluripotenten Stammzellen. Diese können sich zwar immer noch in jeden Zelltyp – z. B. Herzzellen, Muskelzellen oder Nervenzellen verwandeln – nur ein komplett neuer Organismus kann daraus nicht mehr entstehen.

Seit einigen Jahren kann man ausgereifte Körperzellen in das Stadium der pluripotenten Stammzellen zurückversetzen. In der Fachsprache heißen diese IPS-Zellen (Induzierte pluripotente Stammzellen). Die Grenze zur Totipotenz konnte bisher jedoch nicht überschritten werden. Totipotente Stammzellen sind in der Stammzelltherapie für viele Anwendungsgebiete jedoch besonders interessant. Sie konnten allerdings bislang nur aus befruchteten Eizellen gewonnen werden, indem der Embryo zerstört wurde. Ethisch war die Gewinnung dieses Stammzelltyps daher sehr umstritten. Bei dem nun gefundenen Verfahren ist das nicht mehr nötig. Dieser Meilenstein in der Stammzellforschung ist nun den Forschern vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster und Kollegen des Institute of Genetics and Molecular and Cellular Biology in Straßburg gelungen. Die Totipotenz der Stammzellen ermöglicht nun noch mehr Anwendungsmöglichkeiten für die Stammzelltherapie als die Pluripotenz.

 

Schlüssel für Totipotenz gesucht und gefunden

Bei der Kultivierung von pluripotenten, embryonalen Stammzellen entstehen manchmal spontan einige wenige totipotente Stammzellen. Genau diese Zufallsprodukte nahmen die Forscher nun unter die Lupe. Sie verglichen die in der Petrischale gefundenen totipotenten Stammzellen mit Zellen aus Embryonen von Mäusen. Ziel war es einerseits, übereinstimmende Merkmale zu entdecken, aber auch zu dokumentieren, in welchen Punkten sich diese totipotenten Stammzellen von pluripotenten Stammzellen unterschieden. Es stellte sich heraus, dass der nachgewiesene Proteinkomplex CAF1 für den Erhalt der Pluripotenz verantwortlich ist.

Verringert man die CAF1-Konzentration oder schaltet den Proteinkomplex ganz ab, öffnet sich die gepackte DNA langsam. Was dies für die zellulären Prozesse bedeutet, wird derzeit noch genauer erforscht. Mit solchen Fragen beschäftigt sich vor allem das junge Fachgebiet der Epigenetik.

Die nun veröffentlichte Studie brachte aber schon jetzt viele neue Erkenntnisse zur Re-Programmierung von Körperzellen. Vor allem in der regenerativen Medizin könnten sich durch das bessere Verständnis und eine größere Effizienz beim Umprogrammieren neue Anwendungsfelder ergeben, weil nun nicht mehr nur „Vielkönner“-Zellen, sondern wahre „Alleskönner“-Zellen zur Verfügung stehen.

 

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