Stammzellen, Die In Lebenden Mäusen Erzeugt Wurden

2023 Autor: Peter Bradberry | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-21 22:30

Zellen können in ihrer natürlichen Umgebung regeneriert werden, ohne einen Boxenstopp in einer Petrischale einzulegen.

Forscher haben adulte Mauszellen so umprogrammiert, dass sie sich wie embryonale Stammzellen verhalten, ohne dass ein Aufenthalt in einer Petrischale erforderlich ist.

Die heute in Nature veröffentlichte Technik ermöglicht es Forschern, Zellen in lebenden Mäusen neu zu programmieren, ohne diese Zellen aus ihrer natürlichen Umgebung zu entfernen. Erste Tests legen nahe, dass diese Zellen eine größere Vielfalt von Identitäten annehmen können als diejenigen, die mit früheren Methoden erzeugt wurden.

Der Befund hat das Potenzial, die Bemühungen zur Entwicklung regenerativer Therapien zu beschleunigen, indem vermieden wird, dass Zellen außerhalb des Körpers wachsen und dann wieder an Ort und Stelle transplantiert werden müssen, sagt George Daley, ein Stammzellforscher am Boston Children's Hospital in Massachusetts, der nicht beteiligt war mit der Studie.

"Diese Arbeit steht wirklich an der Spitze einer fortschreitenden Welle der In-vivo-Neuprogrammierung", sagt er. "Wir standen vor großen Herausforderungen, das physiologische Milieu in Petrischalen wiederherzustellen und diese Zellen dann dazu zu bringen, sich funktionell in den Körper zu integrieren."

Diese Herausforderungen haben einige dazu veranlasst, Methoden zu entwickeln, um einen Zelltyp direkt in einen anderen umzuwandeln - beispielsweise die Umwandlung adulter Pankreaszellen von einem Typ, der die Verdauung unterstützt, in einen Typ, der Insulin absondert -, ohne sie aus dem Körper zu entfernen oder sie wieder in einen umzuprogrammieren embryonaler Zustand. Einige Forscher, einschließlich Daley, sagen jedoch, dass eine solche Neuprogrammierung der einzige Weg sein könnte, Zellen zu erzeugen, die spezialisierte adulte Zelltypen vollständig rekapitulieren können.

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Um Zellen in lebenden Mäusen neu zu programmieren, begann ein Team unter der Leitung von Manuel Serrano, einem Krebsforscher am spanischen Nationalen Krebsforschungszentrum in Madrid, mit der Gentechnik von Mäusen, vier Gene zu exprimieren, die in Kultur zur Erzeugung induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS) verwendet werden - adulte Zellen, die in einen embryonalen Zustand umprogrammiert wurden. Die Gene standen unter der Kontrolle eines chemischen Schalters; Um es umzudrehen, fütterten die Forscher die Mäuse mit Doxycyclin, einer Art Antibiotikum.

Die Expression der Gene in hohen Konzentrationen tötete die Mäuse schnell, aber als das Team die Doxycyclin-Dosierung herunterwählte, stellten Serrano und sein Team fest, dass die Mäuse mit Teratomen übersät waren - unorganisierten Tumoren, die mehrere Zelltypen enthielten. Solche Tumoren weisen auf eine zelluläre Reprogrammierung hin. Die Forscher fanden auch iPS-Zellen im Blut der transgenen Mäuse.

Eine weitere Analyse dieser iPS-Zellen zeigte, dass ihre Genexpression im Vergleich zu In-vitro-iPS-Zellen derjenigen ähnelte, die in Embryonen in einem frühen Entwicklungsstadium, der sogenannten Morula, beobachtet wurde. Die in vivo-Zellen waren auch in der Lage, eine Art Plazentazelle zu bilden, die keine andere manipulierte Stammzelle bilden konnte, und embryoähnliche Strukturen in den Bauchhöhlen einiger Mäuse. Das deutet auf eine bemerkenswerte Regenerationsfähigkeit hin, sagt Daley: "Es ist, als hätten sie in jeder Zelle einen Homunkulus gefunden."

Serrano sagt, dass er und sein Team nach einem Zwischenstadium suchen, in dem die Zellen dazu gebracht werden könnten, neue Identitäten anzunehmen, ohne Tumore zu produzieren.

Die Forscher müssen auch zeigen, dass die umprogrammierten Zellen in der Lage sind, bestimmte Zelltypen auf kontrollierte Weise zu regenerieren. Das Team von Serrano arbeitet daran, herauszufinden, welche Zellen für die Technik am besten geeignet sind, und er hofft, mit dieser Methode Herz- und Insulin-produzierende Pankreaszellen zu regenerieren. "Wir haben eine Neuprogrammierung demonstriert", sagt Serrano. "Jetzt müssen wir Regeneration zeigen."

Eine weitere Analyse dieser iPS-Zellen zeigte, dass ihre Genexpression im Vergleich zu In-vitro-iPS-Zellen derjenigen ähnelte, die in Embryonen in einem frühen Entwicklungsstadium, der sogenannten Morula, beobachtet wurde. Die in vivo-Zellen waren auch in der Lage, eine Art Plazentazelle zu bilden, die keine andere manipulierte Stammzelle bilden konnte, und embryoähnliche Strukturen in den Bauchhöhlen einiger Mäuse. Das deutet auf eine bemerkenswerte Regenerationsfähigkeit hin, sagt Daley: "Es ist, als hätten sie in jeder Zelle einen Homunkulus gefunden."

Serrano sagt, dass er und sein Team nach einem Zwischenstadium suchen, in dem die Zellen dazu gebracht werden könnten, neue Identitäten anzunehmen, ohne Tumore zu produzieren.

Die Forscher müssen auch zeigen, dass die umprogrammierten Zellen in der Lage sind, bestimmte Zelltypen auf kontrollierte Weise zu regenerieren. Das Team von Serrano arbeitet daran, herauszufinden, welche Zellen für die Technik am besten geeignet sind, und er hofft, mit dieser Methode Herz- und Insulin-produzierende Pankreaszellen zu regenerieren. "Wir haben eine Neuprogrammierung demonstriert", sagt Serrano. "Jetzt müssen wir Regeneration zeigen."