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News: Ein Molekül, mit dem Stammzellen jung bleiben

Forscher haben ein Molekül entwickelt, das den Stammzellen des Blutes - den ursprünglichsten undifferenzierten Zellen, die sich im Knochenmark bilden - ermöglicht, sich unter Vermeidung des Reifungsprozesses in einem Reagenzglas zu vermehren. Bisher hatte diese Reifung eine genaue Untersuchung der Eigenschaften dieser Zellen verhindert. Damit können vielleicht auch neue Erkenntnisse über den therapeutischen Nutzen dieses Zelltyps gewonnen werden.
Die Errungenschaft, die in der August-Ausgabe von Blood ausführlich dargestellt wurde, könnte Knochenmarkstransplantationen verbessern, bei denen Patienten zur Erneuerung beschädigten oder malignen Knochenmarks Stammzellen infundiert werden. Darüber hinaus könnte die Studie auch positive Auswirkungen auf die Gentherapieforschung haben.

Die neuen Moleküle wurden von Michel Revel und Judith Chebath von der Abteilung für Molekulargenetik am Weizmann-Institute in Rehovot entwickelt; Tsvee Lapidot, Orit Kollet und Ronit Aviram von der Abteilung für Immunologie untersuchten ihre Auswirkungen auf die Stammzellen des Blutes.

Die meisten der im Knochenmark entstehenden Stammzellen reifen täglich, um unser Blut aufzufüllen. Doch dank eines natürlichen Mechanismus, bei denen die Zellen Signale von Cytokinen genannten Molekülen erhalten, kann eine kleine Zahl von Stammzellen ohne Reifung überleben und sich vermehren. Eines dieser Moleküle ist das Interleukin-6, ein chemischer Botenstoff, der in den 1980ern in Revels Labor entdeckt wurde. Um auf Interleukin-6 reagieren zu können, bilden die Stammzellen mit diesem Cytokin ein Cluster, das aus einem Rezeptormolekül, dem sogenannten gp130, das sich auf der Oberfläche der Zellen befindet, und einem anderen Molekül, dem sogenannten Interleukin-6-Rezeptor, welche die Zellen aus der sie umgebenden Flüssigkeit aufnehmen, besteht.

Im Gegensatz dazu können in einem Reagenzglas isolierte Stammzellen mit dem Interleukin-6 kein dauerhaftes Cluster bilden und können deshalb nicht überleben: Innerhalb von drei bis fünf Tagen reifen sie zu verschiedenen Blutzelltypen heran und verlieren ihre ursprünglichen Eigenschaften. Diese Tatsache bereitete in der Vergangenheit große Schwierigkeiten bei der Untersuchung von Stammzellen und ihrer therapeutischen Nutzung.

Bei ihren Untersuchungen benutzten die Wissenschaftler des Weizmann-Instituts ein "Chimäre" genanntes rekombinantes Molekül, das aus einer Verschmelzung von Interleukin-6 und dem Interleukin-6-Rezeptor besteht. Das "Chimäre"-Molekül erwies sich als äußerst wirkungsvoll bei der Aktivierung der Bildung von Clustern mit gp130-Rezeptoren, die auf der Oberfläche der Stammzellen sitzen, die dem menschlichem Knochenmark oder dem menschlichen Nabelschnurblut entnommen waren. Wurden isolierten Stammzellen "Chimären" und andere Cytokine beigefügt, konnten die Zellen zwei Wochen lang im Reagenzglas überleben und ihre Zahl erhöhte sich auffallend. In Zukunft konnte dieser neue Ansatz es ermöglichen, daß die Stammzellen sich über einen noch längeren Zeitraum ohne zu reifen vermehren.

Durch Transplantationen behandelter menschlicher Stammzellen auf Mäuse mit schweren, multiplen Immunmangeln konnten die Wissenschaftler nachweisen, daß die Zellen in der Lage sind, das Knochenmark neu zu besiedeln und alle Arten von Blutzellen zu produzieren, wodurch sich eindeutig zeigte, daß die Stammzellen tatsächlich unreif geblieben waren. Es wurde festgestellt, daß Transplantationen mit Stammzellen, die eine Chimärenbehandlung erhalten hatten, wesentlich wirksamer waren als solche mit unbehandelten Zellen.

Der klinische Einsatz dieses vom Weizmann-Institut entwickelten Moleküls, das den Stammzellen ein längeres Leben und einen zahlenmäßigen Anstieg ermöglicht, kann den Erfolg bei Knochenmarkstransplantationen erhöhen. Solche Transplantationen werden gegenwärtig bei Behandlung einer wachsenden Zahl von Krankheiten eingesetzt, unter ihnen verschiedene Arten von Leukämie und krebsartigen Tumoren, eine Reihe von Blutzellenstörungen und sogar Autoimmunerkrankungen wie die Multiple Sklerose.

Daneben konnte die Untersuchung des Instituts die Gentherapieforschung vorantreiben, indem sie die Chancen der Wissenschaftler erhöht, Gene in menschliche Stammzellen einzuführen, die im Labor hergestellt wurden. Sollte den Wissenschaftlern dies gelingen, konnten sie in der Lage sein, für verschiedene genetische Störungen, wie Thalassämie, schwere multiple Immunmangel, Gauchersche Krankheit und andere Krankheiten, eine Gentherapie zu entwickeln. Da die verpflanzten Stammzellen das Knochenmark des Empfängers neu besiedeln und täglich Milliarden neuer Blutzellen erzeugen, wurde die Einführung eines Gens in diese Zellen vor der Transplantation eine konstante Versorgung mit dem von diesem Gen erzeugten Protein sicherstellen und damit das defekte Gen, das die Krankheit verursacht, ausgleichen.

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