Unter Verwendung eines neu entwickelten farbkodierten Gen-Taxis haben Forscher erstmals die Verwandlung von Körperzellen in induzierte pluripotente Stammzellen gefilmt. Diese so genannten iPS-Zellen sind für Wissenschaftler besonders interessant, da sie quasi Alleskönner darstellen und sich ähnlich wie embryonale Stammzellen in unterschiedliche Zelltypen entwickeln können.
Im Video sieht man in einer Petrischale zunächst rot leuchtende, langgestreckte Zellen, nach und nach verlieren sie ihre charakteristische Form, die Ausläufer gehen zurück, die Zellen runden sich ab, sie verschmelzen mit anderen Zellen zu einem rot leuchtenden Haufen. Plötzlich leuchten immer mehr Zellen im Zellklumpen grün. Im Zeitraffer dauert dieser Prozess nur wenige Sekunden. Im Labor hingegen einige Tage.
Die Wissenschaftler um Axel Schambach von der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) und Timm Schröder vom Helmholtz Zentrum München sowie Tobias Cantz und Professor Hans Schöler von REBIRTH berichten über ihre Ergebnisse im Fachmagazin „Molecular Therapy“.
Anpassung ist Trumpf
Viren haben sich im Laufe der Evolution optimal an ihre Wirtszellen angepasst und sind so ideale Überträger für Gene. Forscher setzen daher virale Vektoren als Gen-Taxi ein. Das Forscherteam entwickelte nun in seiner neuen Studie ein optimiertes Gen-Taxi, mit dem sie die so genannten Reprogrammierungsgene in Körperzellen einschleusten. Diese Gene bewirken, dass die Zellen ihren Stoffwechsel ändern und verstärkt bestimmte Eiweiße produzieren. Auf diese Weise versetzen die Forscher die Zellen in den embryonalen Zustand zurück.
Der Clou des neuen Vektors: Er enthält einen Farbcode und schaltet sich von selbst ab. Werden die eingeschleusten Gene in den Körperzellen aktiviert, leuchten rot. Ist die Umwandlung der Körperzellen in den embryonalen Zustand erreicht, schalten sich die Gene ab, ein grün leuchtendes Reportergen wird aktiviert – die Zellen leuchten grün.
Reprogrammierungsvorgänge besser verstehen
Die Forscher schossen in Intervallen von wenigen Minuten Bilder und setzten diese zu einer Zeitrafferaufnahme zusammen. So konnten sie einzelne Zellen kontinuierlich verfolgen. „Mit diesem System können wir nun feinste dynamische Prozesse erforschen, die frühen Reprogrammierungsvorgänge besser verstehen lernen oder Veränderungen nach Gabe von Medikamenten erfassen“, sagt Schambach. (Molecular Therapy 2011; doi:10.1038/mt.2010.314)
Video: Zeitrafferaufnahme zeigt Verwandlung von Körperzellen in induzierte pluripotente Zellen
(Medizinische Hochschule Hannover, 15.02.2011 – DLO)
