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Umprogrammierte Zellen: Hautzellen lassen blinde Mäuse sehen

In einem Schritt haben Fachleute Hautzellen in Lichtsinneszellen verwandelt. Als entscheidender Faktor bei der Umwandlung erwiesen sich freie Radikale.
Maus im RuderbootLaden...

Eine Arbeitsgruppe hat die Augen blinder Mäuse lichtempfindlich gemacht, indem sie Hautzellen direkt zu Lichtrezeptoren umprogrammierte und in die Netzhaut implantierte. Dadurch spart sich das Team um Sai Chavala von der University of North Texas in Fort Worth den Schritt, aus den Hautzellen zuerst induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) herzustellen. Wie die Gruppe in »Nature« berichtet, versetzte sie die Hautzellen mit insgesamt fünf Substanzen, die den Zellen das Signal geben, Stoffwechsel und Zellstruktur auf die Erfordernisse der Lichtwahrnehmung einzustellen. Dadurch entstanden Lichtsinneszellen, die Eigenschaften von Stäbchen aufwiesen und auch deren Funktion übernehmen konnten. Sechs von 14 Mäusen, denen diese Zellen unter der Netzhaut eingepflanzt wurden, reagierten einen Monat nach der Transplantation auf Licht.

Die Mäuse waren durch eine Netzhautdegeneration erblindet – ein Symptom, das auch bei verschiedenen Augenkrankheiten des Menschen auftritt, zum Beispiel bei der Makuladegeneration, aber auch bei Diabetes. Dabei sterben die Lichtsinneszellen ab. Um diese zu ersetzen, experimentierte das Team um Chavala mit Bindegewebszellen aus Mäuseembryonen, die genetisch so verändert waren, dass Lichtsinneszellen, und nur jene, unter UV-Licht leuchten. Die Arbeitsgruppe testete nacheinander verschiedene Kombinationen von Stoffen, von denen man bereits weiß, dass sie für bestimmte Zelltypen typische Stoffwechselmuster aktivieren. Diese direkte Route kann iPS-Zellen umwandeln, deren Erzeugung Monate dauern kann.

Als entscheidend für den Zeit sparenden Ein-Schritt-Prozess erwiesen sich schließlich freie Radikale. Der Cocktail aus fünf Chemikalien brachte die Mitochondrien der Zelle dazu, mehr von diesen aggressiven Sauerstoffverbindungen zu erzeugen, die bei der Zellatmung entstehen. Die reaktiven Verbindungen setzten daraufhin einen Transkriptionsfaktor in Gang, der die Zellen in werdende Neurone umpolt – Lichtsinneszellen sind Nervenzellen. Durch eine Überprüfung der Genaktivität ermittelte die Arbeitsgruppe schließlich, ob die Zellen biologisch den lichtempfindlichen Stäbchen entsprachen, und transplantierte die umgewandelten Zellen in den Augenhintergrund der Mäuse. Knapp die Hälfte der Tiere zeigte daraufhin eine Pupillenreaktion auf Licht und bevorzugte – typisch für sehende Mäuse – dunkle Ecken.

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