Fachbeitrag - 18.11.2019

Forschenden gelingt Verjüngung des Immunsystems im Tiermodell

Stammzellen altern. Auch das menschliche Immunsystem verliert mit steigendem Alter an Schlagkraft. Da alle Immunzellen von blutbildenden Stammzellen abstammen, liegt es nahe, die Schwächung des Immunsystems (Immunseneszenz) mit der Alterung dieser Stammzellen in Verbindung zu bringen. Ulmer Stammzellforscher und Immunologen haben diese Verbindung in einem neuen Mausmodell nachgewiesen und damit eine Lehrmeinung widerlegt.

Dossier - 21.10.2013

Adulte Stammzellen - Hoffnungsträger für regenerative Therapien

Adulte Stammzellen besitzen ein Leben lang die Fähigkeit zur Bildung neuer spezialisierter Zellen. Sie sichern den Zell-Nachschub und ermöglichen so eine kontinuierliche Erneuerung absterbender Zellen. Die Fortschritte in der Charakterisierung Isolierung und gezielten Differenzierung adulter Stammzellen in den letzten Jahren machen große Hoffnungen auf eine zukünftige Nutzung der Zellen zur Therapie degenerativer Erkrankungen. Doch auch in der…

Im Gehirn von erwachsenen Säugetieren sorgen neurale Stammzellen dafür, dass kontinuierlich neue Nervenzellen, also Neuronen, gebildet werden. Dieser als adulte Neurogenese bezeichnete Vorgang trägt bei Mäusen dazu bei, den Geruchssinn der Tiere zu erhalten.

Stammzellen im Gehirn sorgen für lebenslangen Nachschub an spezialisierten Zellen, etwa wenn Lern- oder Trainingseffekte Anpassungen des Gehirns erfordern. Bei Säugern wie Mensch und Maus sinkt im Alter die Anzahl der Hirnstammzellen, bei Fischen dagegen nicht. Wodurch wird die Anzahl der Hirnstammzellen gesteuert? Und könnte es sogar möglich sein, den altersbedingten Rückgang aufzuhalten?

Blutbildende Stammzellen sind der Ursprung aller verschiedenen Blutkörperchen. Wie und wo entscheidet sich aber, zu welcher Art von Blutzelle sich eine Stammzelle entwickelt? Ein Forscherteam unter Leitung von Wissenschaftlern am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) in Dresden und Heidelberg ist der Antwort auf diese Frage nun einen Schritt nähergekommen.

Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen des Universitätsklinikums Heidelberg, des Deutschen Krebsforschungszentrums und der HI-STEM gGmbH haben einen neuen Mechanismus zur Selbsterneuerung von Leukämie-Stammzellen gefunden. Studienergebnisse helfen, den aggressiven Verlauf bei akuter myeloischer Leukämie besser zu verstehen.

Zwölf Jahre erfolgreicher Arbeit in der Stammzellforschung: Im Jahr 2010 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligt, hat der Sonderforschungsbereich 873 „Selbsterneuerung und Differenzierung von Stammzellen“ an der Universität Heidelberg nach zwei Verlängerungen die maximale Förderdauer von zwölf Jahren erreicht.

Während der embryonalen Hirnentwicklung durchlaufen neurale Stammzellen eine Reihe streng geregelter Entwicklungsphasen. Durch eine Mutation in einem Protein, das unser Erbgut ordentlich gefaltet im Zellkern verpackt, wird dieses Timing gestört. Aus frühen Vorläuferzellen können dann besonders aggressive kindliche Hirntumoren, sogenannte Hirnstammgliome entstehen.

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) sind geeignet, um die verantwortlichen Gene zu entdecken, die komplexen und auch seltenen genetischen Erkrankungen zugrunde liegen. Dies konnten Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) und vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) gemeinsam mit internationalen Partnern erstmals mit einer Untersuchung an iPS-Zelllinien von fast tausend Spendern zeigen.

Nach Infektionen oder Blutverlust muss der Körper den Verlust an Blutzellen möglichst schnell ausgleichen. Dies galt lange als Aufgabe der blutbildenden Stammzellen im Knochenmark. Doch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) entdeckten nun bei Mäusen, dass eine bestimmte Population an Vorläuferzellen diese Aufgabe übernimmt: Das beschleunigt die Regeneration der Blutzellen.

Interferone stellen die erste Verteidigungslinie gegen Virusinfektionen dar und sind gleichzeitig eine wichtige Ursache für den altersbedingten Funktionsverlust von Hirnstammzellen. Wissenschaftlerinnen vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) und von der Universität Heidelberg zeigten nun an Mäusen, dass Interferon die Aktivität und Selbsterneuerung der Hirnstammzellen während der gesamten Lebenspanne reguliert.

Wiederholte, kurze Entzündungen im jungen und mittleren Lebensalter führen bei Mäusen zu einem dauerhaften Rückgang an funktionsfähigen Blutstammzellen. Das zeigten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum und vom Stammzellinstitut HI-STEM*. Selbst ein Jahr nach der letzten Entzündung hatte sich die Fähigkeit zur Selbsterneuerung der Blutstammzellen nicht wieder regeneriert.

US-Förderung für ein Projekt am Universitätsklinikum Freiburg, das den Zusammenhang zwischen mikrobiellen Abbauprodukten im Darm und der Entstehung von Krebs am Übergang zwischen Speiseröhre und Magen beleuchtet. Einzige Bewilligung außerhalb der USA

Forschenden des Uniklinikums und der Uni Ulm ist es gelungen, erstmals sowohl exokrine als auch endokrine Organoide der Bauchspeicheldrüse zu „züchten“. Die Pankreaszellen wurden aus pluripotenten Stammzellen entwickelt, die zu einer besonderen Pankreas-Vorläuferzelle differenziert wurden. In der Diabetes- und Krebsforschung kann die „künstliche Bauchspeicheldrüse“ wertvolle Dienste leisten – sowohl in der Diagnostik als auch in der Therapie.

Bestimmte Entwicklungssignale spielen eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung unserer genetischen Baupläne. Sie verhindern, dass es zu Veränderungen des Genoms kommt. Der zugrundeliegende biologische Mechanismus hilft, dass sich die DNA bei der Zellteilung nach dem ursprünglichen genetischen Bauplan in identischer Kopie vervielfältigt. Bei der Bildung von Nervenzellen kann er aber auch zum genomischen Mosaizismus beitragen.

Blutspenden rettet Leben – doch welche langfristigen Spuren hinterlässt diese Praxis in unserem Körper? Forschende unter anderem vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), vom Stammzellinstitut HI-STEM* und vom Blutspendedienst des Deutschen Roten Kreuzes haben nun herausgefunden, dass häufige Blutspenden genetische Anpassungen in Blutstammzellen hervorrufen, die die Regeneration der Blutzellen fördern.

Schon seit geraumer Zeit stehen Tierversuche in der Kritik. Ganz egal, ob es dabei um den Einsatz von Mäusen, Ratten, Hunden oder Primaten in der biomedizinischen Forschung, der Entwicklung neuer Medikamente, der Testung von Kosmetika oder Unbedenklichkeitsstudien im Verbraucherschutz geht, der Tenor ist derselbe und der Ruf nach alternativen Test-Systemen, die ohne den Einsatz von Labortieren auskommen, wird immer lauter.

Thalassämie-Erkrankte haben trotz verschiedener Therapieformen eine deutlich reduzierte Lebenserwartung. Bislang standen in der Behandlung nur lebenslange Bluttransfusionen zur Verfügung, die oft mit einem Überschuss an Eisen im Körper und einer daraus folgenden Zerstörung der Organe einhergehen. Auch eine Stammzelltransplantation kommt infrage, allerdings können nicht für jede Patientin und jeden Patienten geeignete Spenderzellen gefunden werden

Mit einem neuen Verfahren lassen sich Stammzellen und Krebsstammzellen auf der Einzelzellebene untersuchen und die daraus hervorgehenden Zellklone direkt nachverfolgen. Für diese Methode kombinierten Forscher die Analyse der genomischen Krebs-Mutationen mit den assoziierten Expressionsprofilen in jeweils derselben Zelle. Auf diese Weise untersuchten sie tausende von Einzelzellen parallel.

Das Reservoir an Blutstammzellen schrumpft mit dem Alter. Es wird von Stammzellen dominiert, die Immunzellen hervorbringen, die mit chronischen Entzündungen in Verbindung stehen. Fast alle der untersuchten 60-Jährigen zeigen diese Veränderung. Eine neue Entdeckung könnte helfen, die chronischen Entzündungen zu erklären, die anfälliger für Krankheiten machen. Sie könnte dazu beitragen, Frühwarnzeichen für ungesunde Alterungsprozesse zu erkennen.

Forscherinnen und Forschern des Universitätsklinikums Tübingen ist es gelungen, eine molekulare Ursache der Leukämieentstehung zu identifizieren. Damit haben sie ein neuartiges experimentelles Modell etabliert, das es Patientinnen und Patienten mit Leukämie in Zukunft ermöglicht, spezifischer behandelt zu werden. Die Forschungsergebnisse sind aktuell in der Fachzeitschrift Cell Stem Cell publiziert.

Eine aktuelle Studie des Hector Instituts für Translationale Hirnforschung am ZI liefert erstmals zelluläre Einblicke, wie Psilocin Wachstum und Vernetzung von menschlichen Nervenzellen fördert.

Rezension - 09.02.2023

5. Gentechnologiebericht – Kritische Begleitung einer Hochtechnologie

Seit 20 Jahren beobachten und begleiten Forschende die Entwicklung der Gentechnologie. Deren Bedeutung für die Gesellschaft zeigt sich in der Corona-Pandemie: dank gentechnischer Verfahren gelang die rasche Entwicklung von Impfstoffen. Der 5. Gentechnologiebericht vom Herbst 2021 liest sich damit auch wie eine Bestätigung der langjährigen Arbeit, aus der sich leicht ein Plädoyer für die Fortdauer des kritischen Langzeitmonitorings ableiten lässt.

Dossier - 12.03.2012

Regenerative Medizin nutzt patienteneigene Ressourcen

Die Regenerative Medizin bietet neue Therapieoptionen quer durch die ärztlichen Fachgebiete. Zumeist sind es zellbasierte Verfahren und sie werden häufig mit innovativen Biomaterialien kombiniert. Regenerative Therapien vereinen Know-how aus den Biowissenschaften mit moderner Medizintechnik und sie profitieren von den Fortschritten in den Ingenieur- und Materialwissenschaften.