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Epigenetik: Ip-Stammzellen behalten epigenetische Erinnerungen

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Wenn induzierte pluripotente Stammzellen (ipS) aus adulten Körperzellen hergestellt werden, wird die ursprüngliche, auf den Einsatz der Ausgangszellen im Körper zugeschnittene epigenetische Programmierung nicht vollständig gelöscht, haben zwei Forschergruppen unabhängig voneinander herausgefunden. Dies könnte Auswirkungen auf die Vielseitigkeit und Eignung der ipS-Zellen haben, die als ethisch unbedenkliche Alternative zu embryonalen Stammzellen gelten.

George Daley vom Howard Hughes Medical Institute in Boston und sein Team hatten näher untersucht, wie sich ipS von pluripotenten Stammzellen unterscheiden, die durch somatischen Zellkerntransfer entstehen [1]. Bei dieser zur Produktion von Stammzellen gängigen und auch beim Klonen von Organismen eingesetzten Methode wird aus Eizellen der Zellkern entfernt und durch den Kern einer Körperzelle ersetzt; mit biochemischer Hilfestellung beginnt die manipulierte Eizelle sich dann zu teilen und wächst zu einer Blastozyste, aus der dann Stammzellen entnommen werden können. ipS entstehen dagegen nach einer direkten Reprogrammierung von adulten Zellen unterschiedlicher Gewebe mit der Hilfe weniger Transkriptionsfaktoren wie Oct4.

Daley und Co zeigen nun durch vergleichende epigenetische Analysen, dass die auf unterschiedlichem Weg gewonnenen Stammzellen sich unterscheiden: ipS-Zellen behalten stets noch einige Methylgruppen am Erbgut, die als epigenetische Regulatoren, also als Ablesesignale für die markierten Genomabschnitte fungieren. Dies sorgt dafür, dass zum Beispiel aus Hautzellen rückprogrammierte ipS sich einfacher wieder in Hautgewebe verwandeln lassen als in andere Zellltypen. Die Zellen können allerdings vielseitiger gemacht werden, wenn ihr epigenetisches Gedächtnis mit zusätzlich zugegebenen demethylierenden Enzymen vollständiger gelöscht wird.

Eine Forschergruppe um Konrad Hochedlinger, der ebenfalls am Howard Hughes Medical Institute arbeitet, kam zu ähnlichen Schlussfolgerungen wie Daley und Kollegen. Sie hatte analysiert, wie gut sich iPS aus verschiedenen Ursprungszellen wieder in unterschiedliche Zelltypen entwickeln können [2]. Dabei fiel zunächst auf, dass die verschiedenen iPS unterschiedliche Proteine bildeten, was auf unterschiedliche epigenetische Voreinstellungen zurückgeführt werden konnte.

Dieses je nach Ausgangszelltyp variierende "transitive epigenetische Gedächtnis" der ipS verschwindet, wenn die Zelllinine mehrfach hintereinander mit üblichen Transkriptionsfaktoren biochemisch zurückgesetzt wird. Ein gründliches Entfernen aller epigenetischen Marker sei unabdingbar, wenn ipS-Zellen tatsächlich universell eingesetzt werden sollen, geben die Autoren zu bedenken. (jo)
29. KW 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 29. KW 2010

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  • Quellen
[1] Kim, K. et al.: Epigenetic memory in induced pluripotent stem cells. In: Nature 10.1038/nature09342, 2010.
[2] Polo, J.M. et al.: Cell type of origin influences the molecular and functional properties of mouse induced pluripotent stem cells. In: Nature Biotechnology 10.1038/nbt1667, 2010.

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