Neue Einblicke in Stammzelldifferenzierung

27. Januar 2014
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Wissenschaftler geben nun neue Einblicke in die molekulare Steuerung bei der Stammzelldifferenzierung. Diese bieten wichtige Angriffsstrukturen für regenerative Therapieansätze chronischer Erkrankungen wie Diabetes.

Aus sogenannten pluripotenten Stammzellen, welche sich in alle Zelltypen des menschlichen Körpers differenzieren können, bilden sich während der Embryonalentwicklung organspezifische Zelltypen. Die pluripotenten Zellen des Embryos organisieren sich früh in sogenannte Keimblätter: Endo-, Meso– und Ektoderm. Aus diesen drei Zellpopulationen entstehen unterschiedliche funktionelle Gewebezellen, wie z. B. Hautzellen, Muskelzellen, und spezifische Organzellen.

Verschiedene Signalwege sind für diese Keimblatt-Organisation wichtig, unter anderem der sogenannte Wnt/β-Catenin-Signalweg. Die Zellen der Bauchspeicheldrüse, wie die Betazellen, entstammen dem Endoderm, dem Keimblatt, aus dem auch Magen-Darm-Trakt, Leber und Lunge entstehen. Prof. Heiko Lickert, Direktor des des Instituts für Diabetes- und Regenerationsforschung (IDR) am Helmholtz Zentrum München (HMGU), konnte in Zusammenarbeit mit Prof. Gunnar Schotta von der LMU München zeigen, dass der Wnt/β-Catenin-Signalweg den Transkriptionsfaktor Sox17 reguliert. Sox17 steuert molekulare Programme, die pluripotente Zellen dem Endoderm zuordnen und sorgt so für eine initiale Differenzierung der Stammzellen.

Zwei Schlüsselprozesse der Stammzelldifferenzierung

In einem weiteren Projekt konnten Prof. Heiko Lickert und sein Kollege Prof. Fabian Theis, Direktor des Instituts für Computational Biology (ICB) am HMGU, einen weiteren Mechanismus aufdecken, der die Vorläuferzellen beeinflusst. miRNA-335, eine Boten-Nukleinsäure, reguliert die endodermalen Transkriptionsfaktoren Sox17 und Foxa2 und ist essentiell für die Differenzierung der Zellen innerhalb dieses Keimblatts und ihre Abgrenzung vom benachbarten Mesoderm. Die Konzentrationen der Transkriptionsfaktoren bestimmen hierbei, ob diese Zellen sich in Lungen-, Leber- oder Bauchspeicheldrüsenzellen entwickeln. Für diese Erkenntnisse kombinierten die Wissenschaftler ihre Expertise in der experimentellen Forschung mit dem mathematischen Modelling.

„Unsere Ergebnisse stellen zwei Schlüsselprozesse der Stammzelldifferenzierung dar“, erklärt Heiko Lickert. „Mit einem verbesserten Verständnis der Zellausbildung kann es uns gelingen, funktionsfähige spezialisierte Zellen aus Stammzellen zu generieren. Diese könnten für vielfältige Therapieansätze genutzt werden. Bei Diabetes könnten wir damit die defekten Betazellen ersetzen, aber auch für andere Organdefekte und -erkrankungen bietet die Regenerationsmedizin neue Therapieoptionen.“

Originalpublikationen:

miR-335 promotes mesendodermal lineage segregation and shapes a transcription factor gradient in the endoderm
Heiko Lickert et al.; Development, doi: 10.1242/dev.104232; 2014

Wnt/β-catenin signalling regulates Sox17 expression and is essential for organizer and endoderm formation in the mouse
Heiko Lickert et al.; Development, doi: 10.1242/dev.088765; 2013

11 Wertungen (4.82 ø)
Diabetologie, Forschung, Medizin

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1 Kommentar:

Ärztin

Eine schöne Studie, die den Weg zur individuellen Medizin weist.

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