Erstmals quantifiziert: Wir tragen zehnmal mehr Blutstammzellen in unserem Körper als bisher angenommen – dies ist das überraschende Ergebnis einer neuen Analyse. Demnach verfügt ein Erwachsener über 50.000 bis 200.000 dieser für den Nachschub von Blutzellen verantwortlichen Stammzellen. Die für die Schätzung der Zellzahl verwendete Methode könnte künftig auch zu einem besseren Verständnis von Krankheiten wie Leukämie beitragen, berichten die Autoren im Fachmagazin „Nature“.
Das Knochenmark ist für uns überlebenswichtig: Hier werden tagtäglich neue Blutzellen gebildet – beispielsweise rote Blutkörperchen oder bestimmte Abwehrzellen. Dies ist nötig, weil viele Blutzellen nur eine geringe Lebensdauer haben und daher ständig ersetzt werden müssen. Verantwortlich für diesen Nachschub sind die Blutstammzellen. Sie befinden sich in speziellen Nischen des Knochenmarks, können sich selbst vermehren und zu jedem beliebigen Blutzellentyp heranreifen.
Doch obwohl diese Treiber der Blutproduktion so bedeutsam sind und unter anderem auch bei Erkrankungen wie Leukämie eine Rolle spielen, wissen Forscher noch immer erstaunlich wenig über sie. Das fängt bei ganz grundlegenden Fragen an. Zum Beispiel: Über wie viele Blutstammzellen verfügt ein Mensch überhaupt?
Fahndung nach Mutationen
Bisher gab es dazu lediglich Schätzungen, die auf Studien mit Mäusen, Katzen oder Affen beruhten. Wissenschaftler um Henry Lee-Six vom Wellcome Trust Sanger Institute in Hinxton haben die Zahl unserer Blutstammzellen nun erstmal direkt, anhand menschlicher Daten quantifiziert. Dafür analysierten sie das Genom von 140 Stammzellkolonien, die sie von einem gesunden, 59-jährigen Mann gewonnen hatten.
Konkret suchte das Team nach natürlich auftretenden Mutationen im Erbgut dieser Zellen. Der Grund: Bestimmte Mutationsprofile sind für eine einzelne Blutstammzelle nicht nur einzigartig wie ein Fingerabdruck oder Barcode, sie gibt dieses charakteristische Merkmal auch an ihre Abkömmlinge weiter. „Wir haben dann im Blut des Probanden nach diesen Mutationen gefahndet, um zu sehen, welche und wie viele Blutzellen denselben Barcode tragen“, erklärt Lee-Six die Methode.
Zellulärer Familienstammbaum
Mithilfe dieser Daten konnten die Forscher eine Art zellulären Familienstammbaum erstellen und rekonstruieren, nach welchen Mustern sich die Blutstammzellen vermehren. So war es ihnen schließlich auch möglich, die Populationsgröße abzuschätzen. Das Ergebnis: Gesunde Erwachsene haben zwischen 50.000 und 200.000 Blutstammzellen – das sind zehnmal mehr als bisher angenommen.
Die Anhäufung bestimmter Mutationen lieferte den Wissenschaftlern zudem Hinweise auf die zeitliche Entwicklung der Stammzellenzahl. Demnach nimmt die Populationsgröße im Laufe der Kindheit stetig zu und erreicht im Jugendalter ein Plateau. Im Erwachsenenalter bleibt die Stammzell-Population dann relativ stabil auf dem gleichen Niveau.
Hoffnung für Leukämie-Patienten?
In Zukunft könnte die nun vorgestellte Methode zur Analyse von Stammzellen auch neue Hoffnung für Patienten mit Leukämie und verwandten Leiden bedeuten: „Wir können damit nicht nur messen, wie viele Blutstammzellen es gibt, sondern auch inwiefern sie miteinander verwandt sind und welche Stammzellen welche Blutzellen hervorbringen“, sagt Mitautor David Kent von der University of Cambridge.
„So ließe sich bei Blutkrebspatienten beispielsweise herausfinden, welche Zellen gesunde Zellen aus dem Feld schlagen und den Krebs befördern“, so der Forscher. Dies würde nicht nur das Verständnis über die Entwicklung von Leukämie und Co verbessern. Es könnte zudem dabei helfen zu erklären, warum bestimmte Stammzelltherapien effektiver sind als andere. (Nature, 2018; doi: 10.1038/s41586-018-0497-0)
(Wellcome Trust Sanger Institute, 06.09.2018 – DAL)
