Stammzellen - Diesmal Ohne Krebs
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Anonim

Eine Woche nach einem bahnbrechenden Befund berichten Wissenschaftler, dass sie menschliche Hautzellen so umprogrammieren können, dass sie sich wie embryonale Stammzellen verhalten, ohne dass ein Wachstumsfaktor bekanntermaßen Krebs verursacht.

Kurz nach der Ankündigung der letzten Woche, dass zwei Labors, eines in Japan und eines in Wisconsin, menschliche Hautzellen in Zellen umgewandelt haben, die sich stark wie embryonale Stammzellen verhalten, kommt eine Verbesserung einer der Methoden.

Im Nachhinein der Durchbrüche kamen einige wichtige Hinweise zu beiden Techniken der Gruppe, bei denen vier Gene in die Zellen eingefügt wurden, die für Transkriptionsfaktoren kodierten, die wiederum andere Gene in der Zelle aktivieren: Die Gruppe der Universität von Wisconsin verwendete Fötus und Neugeborene Fibroblasten (Bindegewebszellen, die die Wundheilung unterstützen); Die Forscher der Universität von Kyoto verwendeten Fibroblasten einer 36-jährigen Frau und eines 69-jährigen Mannes. Die Forscher berichteten über Erfolge mit den älteren Zellen, stellten jedoch fest, dass sie ein Gen, c-Myc, verwendet hatten, das als Protoonkogen bekannt ist, weil es das Tumorwachstum fördert.

Jetzt berichtet das Kyoto-Team unter der Leitung der Biologin Shinya Yamanaka, dass es adulte Hautzellen sowohl bei Mäusen als auch beim Menschen in induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) ohne c-Myc umprogrammieren kann. Wenn in einem Mausmodell die Zellen in einen Embryo eingebaut werden, besteht für das erwachsene Tier ein dramatisch geringeres Risiko, an Krebs zu erkranken. Aber es gibt einen Haken: "Wir haben festgestellt, dass das Weglassen von [c-Myc] zu weniger iPS-Zellkolonien führte", sagte Yamanaka per E-Mail gegenüber ScientificAmerican.com. "Der Prozess dauert auch länger. Die meisten resultierenden iPS-Zellen sind jedoch sehr gut."

Robert Lanza, Stammzellbiologe und wissenschaftlicher Leiter bei Advanced Cell Technology in Worcester, Massachusetts, sagt, dies überwinde eine wichtige Hürde im Prozess. Dies zeigt, dass "Sie dies ohne das c-Myc tun können und trotzdem mit den adulten Zellen erfolgreich sind", sagt er.

Die Methode des Kyoto-Teams zur Transformation der Hautzellen für Mäuse und Menschen umfasste dieselben Gene, die über einen Retrovirusvektor zufällig in die DNA einer Zelle eingefügt werden. Neben c-Myc verwendeten die Forscher auch Klf4 und zwei der gleichen Gene, die von den Wisconsin-Wissenschaftlern Oct3 / 4 und Sox2 verwendet wurden und bekannte Wirkstoffe in der Stammzellforschung sind. Yamanaka hatte kürzlich gezeigt, dass dieser Cocktail die Hautzellen von Mäusen effektiv in iPS-Zellen umprogrammiert. Es stellte sich heraus, dass das gleiche Rezept auch für menschliche Zellen verwendet werden konnte.

Als das Team das c-Myc-Gen entfernte, war es noch in der Lage, die iPS-Zellen zu erstellen, aber der Prozess dauerte Wochen länger und ergab 100-mal weniger Zellen. Die neue Methode zeigte jedoch ihre Wirksamkeit in einem Mausmodell, an dem Tiere aus normalen und iPS-Zellen beteiligt waren. Sechs von 37 Mäusen, die iPS-Zellen trugen, die aus dem Cocktail mit vier Bestandteilen stammten, entwickelten innerhalb von 100 Tagen nach ihrer Geburt Tumore. Im Gegensatz dazu zeigte keine der 26 mit der Drei-Gen-Mischung hergestellten Chimären Anzeichen eines Tumorwachstums.

Laut Lanza bestehen bei beiden Systemen weiterhin Probleme. "Diese Zellen wurden [noch] stark modifiziert", stellt er fest und bezieht sich auf die Methode, mit der die Gene in die Hautzellen eingefügt werden. Da die Gene überall in der DNA der Zelle landen können, erhöht die Methode selbst das Krebsrisiko, auch ohne c-Myc. Es gibt auch die Frage der Zulassung durch die Food and Drug Administration (FDA). "Ich glaube nicht, dass die FDA uns erlauben würde, diese viral veränderten Zellen zu verwenden", sagt er.

Mitglieder beider Teams sagen, dass ein neuer Abgabemechanismus notwendig ist, um ihre Transkriptionsfaktoren in Hautzellen zu bringen. "Es würde einfach die umprogrammierten Zellen viel sicherer machen", sagt Junying Yu, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter in Wisconsin, der maßgeblich an den Forschungsanstrengungen dieser Institution beteiligt war.

Es gibt viele Möglichkeiten, aber es sind äußerst schwierige Techniken, um kleine Moleküle herauszuarbeiten. Beispielsweise könnten sie an Zellrezeptoren binden und in die Membran aufgenommen werden. Es müssen jedoch die richtigen Kombinationen gefunden werden, damit die Abgabemechanismen nicht zu sperrig werden und damit Sie können ihre Nutzlast ordnungsgemäß (und so sicher wie möglich) in der Zelle abgeben. "Wir werden die Auswirkungen der retroviralen Integration in Zukunft untersuchen", fügt Yamanaka hinzu. "Wir werden auch versuchen, Retroviren durch etwas anderes zu ersetzen."

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