Stammzellen der Neuralleiste im Gastrointestinaltrakt: Ansatz zur kausalen Therapie des Morbus Hirschsprung?

Zusammenfassung: Stammzellen sind selbsterneuernde Zellelemente mit dem Potenzial, verschiedene Zelltypen hervorzubringen. Der menschliche Körper benötigt Stammzellen zum Aufbau der Organe während der Embryonalentwicklung. Nach Abschluss der Organentwicklung sind Stammzellen auch zur Gewebeerhaltung ("Homöostase") und zur Gewebeerneuerung notwendig. Angesichts der vielfältigen Funktionen von Stammzellen erstaunt es nicht, dass Stammzellfehlentwicklungen zu Krankheiten führen können, wie z.B. zu M.Hirschsprung, einer Krankheit des enterischen Nervensystems mit komplexer Ätiologie. Ob Stammzellen zur Regeneration von krankhaften Organen eingesetzt werden könnten, wie dem enterischen Nervensystem bei M.Hirschsprung, ist Gegenstand intensiver Forschun

Proteomanalyse neuronaler Stammzellen

In bestimmten Regionen des Gehirns von Säugetieren und somit auch des Menschen entstehen zeitlebens neue Zellen, die sich zu Nervenzellen und Gliazellen entwickeln. Die neu entstandenen Zellen scheinen sich entsprechend ihrer physiologischen Funktion in das Gewebe zu integrieren und elektrisch aktiv zu sein. Die Ursprungszellen werden als neuronale Stammzellen bezeichnet; sie können ihre Stammzelleigenschaften über die gesamte Lebensspanne des Organismus beibehalten. Zu diesen Eigenschaften gehören Teilungsfähigkeit, Selbsterneuerung und die Fähigkeit, sich zu Gehirnzellen zu differenzieren. Die Signalwege, die zur Aufrechterhaltung der Stammzelleigenschaften aktiviert werden, sind bislang unbekannt. Wir haben die Proteomanalyse basierend auf der zweidimensionalen Gelelektrophorese in Kombination mit der Massenspektrometrie dazu eingesetzt, zum einen das Proteom neuronaler Stammzellen zu erfassen (Proteomprofilierung) und zum anderen die Veränderungen des Proteoms unter Differenzierungsvorgängen zu untersuchen (funktionelle Proteomanalyse). Dazu haben wir neuronale Stammzellen aus drei Regionen des Gehirns ausgewachsener Ratten isoliert, in denen spontane Neurogenese beschrieben wurde, nämlich dem Hippokampus, der Subventrikulärzone -einer Wachstumszone entlang der Seitenventrikel- und dem Bulbus olfaktorius. Die Stammzellen haben wir über sechs Wochen in Kultur vermehrt und Proteinlysate angefertigt. Um das Proteom der in vitro differenzierten Zellen mit demjenigen undifferenzierter Zellen vergleichen zu können, haben wir ein Protokoll zur in vitro Differenzierung der neuronalen Stammzellen entwickelt. Im Rahmen der Proteinprofilierung konnten wir in undifferenzierten neuronalen Stammzellen etwa 2500 Proteinspots anfärben. Nicht jeder dieser Spots entspricht einem einzelnen Protein; durch das Vorhandensein von Proteinisoformen und posttranslationalen Modifikationen ist die Zahl der Proteine geringer. Im Rahmen der funktionellen Proteomanalyse haben wir die Veränderungen der Proteinzusammensetzung der Stammzellen während der Differenzierungsvorgänge der Stammzellen gemessen. Die Stammzellen durchlaufen hierbei eine Reihe tiefgreifender morphologischer und funktioneller Veränderungen, die sich auch in der Veränderung der Proteinzusammensetzung widerspiegeln. Wir fanden nach Differenzierung mehr als 350 Proteinspots mit veränderter Proteinkonzentration, die wir zahlreichen regulierten Signal- und Stoffwechselwegen zuordnen konnten. Die grössten Veränderungen waren im Zytoskelet und dem zellulären Stoffwechsel nachzuweisen, aber auch in transkriptionsregulierenden Proteinen und Protein-Faltungshilfen, den sogenannten molekularen Chaperonen. Aufgrund der Proteomanalysen erhielten wir Hinweise, dass der Wnt-Signalweg ein Signalweg ist, der die Eigenschaften neuronaler Stammzellen aufrechterhält. Der Wnt-Signalweg wurde bisher in anderen Zellen als einer der verantwortlichen Signalwege bei der Regulation von Zellwachstum und -größe, der Zellorientierung im Raum und der Transkriptionskontrolle beschrieben. Durch ergänzende biochemische Verfahren wie z. B. Western Blot, Immunzytochemie und Polymerase-Kettenreaktion und Gabe des Inhibitors Genistein konnten wir nachweisen, dass die Aktivierung dieses Signalwegs wesentlich für die Differenzierung neuronaler Stammzellen in Nervenzellen und Gliazellen ist und gleichzeitig die Selbsterneuerung und Teilungsfähigkeit neuronaler Stammzellen unterbrechen kann. Zusammenfassend konnten wir mit Hilfe der zweidimensionalen Gel-Elektrophorese in Kombination mit der Massenspektrometrie durch Proteomprofilierung ein Proteininventar von etwa 2500 Proteinen adulter neuronaler Stammzellen erstellen, die aus den neurogenen Zonen des Rattenhirns isoliert wurden, nämlich aus Hippokampus, Subventrikulärzone und Bulbus olfaktorius. Die so entstandene Proteomdatenbank haben wir über das Internet zugänglich gemacht und damit den Grundstein für weitere Vergleiche des Proteoms neuronaler Stammzellen mit dem anderer (Stamm-) Zelltypen eröffnet. Gleichzeitig konnten wir statistische und grafische Werkzeuge bereitstellen, die zu einer weiteren Standardisierung der Proteomanalyse beitragen

Stammzellbasierte Ansätze zur Therapie von Innenohrerkrankungen

Zusammenfassung: Das große Potenzial von Stammzellen zur Regeneration verlorener Gewebezellen wird zunehmend in allen Fachbereichen der modernen Medizin erkannt. Abgesehen von Blutstammzellen haben Stammzellen aber noch nicht Einzug in klinische Therapieformen gehalten. Die heutigen Experimente mit Stammzellen für die Therapie von Innenohrerkrankungen sind im Bereich der Grundlagenforschung anzusiedeln. Mehrere vielversprechende Arbeiten haben bewiesen, dass morphologisch und immunologisch differenzierbare Innenohrzellen wie Haarzellen, Stützzellen und auditorische Nervenzellen, in vitro und in vivo aus verschiedenen Stammzelltypen generiert werden können. Bisher haben aber noch keine Studien funktionelle Resultate in Bezug auf das Hörvermögen oder die vestibuläre Funktion geliefer

Herstellung und Charakterisierung mesenchymaler Stammzellen bei Patienten nach allogener Blutstammzelltransplantation

Mesenchymale Stammzellen sind bindegewebige Vorläuferzellen, die sich als Bestandteile des adulten Knochenmarkstromas aus dem Knochenmark isolieren und unter geeigneten Kulturbedingungen ex vivo expandieren lassen. Die Zellen sind in der Lage, sich durch Teilung selbst zu erhalten und verschiedenartig differenzierte Tochterzellen hervorzubringen, so zum Beispiel Osteozyten, Chondrozyten, Myozyten, Fibrozyten und Adipozyten. Die Frage, ob mesenchymale Stammzellen im Rahmen einer allogenen Blutstammzelltransplantation mit übertragen werden, konnte bisher nicht zufriedenstellend beantwortet werden. Ebenso ist im Falle einer Über-tragung das Schicksal der Spenderzellen im Empfängerorganismus unklar. In der vorliegenden Arbeit sollte zunächst ergründet werden, ob mesenchymale Stammzellen im Rahmen einer allogenen peripheren Blutstammzelltransplantation mit übertragen werden. Dazu wurden Leukapheresate von Spendern nach peripherer Blutstammzelltransplantation im Vergleich zu Knochenmark von Spendern nach Knochenmarktransplantation untersucht. Desweiteren sollten bei Empfängern allogener peripherer Blutstammzelltransplantationen und allogener Knochenmark-transplantationen zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Transplantation mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark isoliert werden, um bei diesen den vom Blutstammzellspender stammenden Mengenanteil zu ermitteln. Um mesenchymale Stammzellen aus Leukapheresaten zu isolieren, erfolgte zuerst eine Dichtegradientenzentrifugation, der sich entweder die unmittelbare Zellkultur oder die Kultivierung nach weiterer Auftrennung durch magnetische Zellsortierung anschloss. Zur Isolation der mesenchymalen Stammzellen aus dem Knochenmark wurden Knochenmarkaspirate von Empfängern nach Blutstammzelltransplantation zunächst ebenfalls mittels Dichtegradientenzentrifugation aufgetrennt und im Anschluss die daraus gewonnene mononukleäre Zellfraktion kultiviert, wobei die mesenchymalen Stammzellen durch die Wahl der Kulturbedingungen selektioniert und expandiert wurden. Aus den Zellen wurde dann die genomische DNS extrahiert und durch Mikrosatellitenanalyse der Spenderzellanteil ermittelt. Es wurden Leukapheresate von neun Spendern sowie Knochenmark von zwei Spendern nach Transplantation bearbeitet. Aus den Leukapheresaten konnten mit den verwendeten Methoden keine mesenchymalen Stammzellen isoliert und angezüchtet werden. Dagegen gelang dies aus dem Knochenmark problemlos. Bei den Empfängern allogener Blutstammzelltransplantationen wurden Knochenmark-aspirate von 34 Patienten aufgearbeitet, wobei die Anzucht der mesenchymalen Stammmzellen bei Aspiraten von 27 Patienten, die zwischen 25 und 1334 Tagen nach Transplantation gewonnen wurden, erfolgreich war. Von den 27 Proben stammen 18 von Empfängern nach peripherer Blutstammzelltransplantation und neun von Empfängern nach Knochenmarktransplantation. Bei vier der Patienten nach peripherer Blutstammzelltransplantation war durch Mehrfachanalysen die Darstellung eines intraindividuellen Verlaufs möglich. Die Mikrosatellitenanalyse ergab in fast allen untersuchten Fällen einen Spenderanteil von null Prozent. Lediglich in zwei Proben nach peripherer Blutstammzelltransplantation wurden schwache Spendersignale detektiert, deren Anteil aber unter fünf Prozent betrug. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit verdeutlichen, dass mesenchymale Stammzellen bei der allogenen Knochenmarktransplantation mit übertragen werden, während im Rahmen der allogenen peripheren Blutstammzelltransplantation ihre Übertragung nicht gezeigt werden konnte. Zu verschiedenen Zeitpunkten nach allogener Blutstammzelltransplantation waren weder im Falle der Knochenmark-transplantation noch bei der peripheren Blutstammzelltransplantation mesenchymale Stammzellen des Spenders im Knochenmark des Empfängers nachweisbar, während die Blutzellen zum jeweils gleichen Zeitpunkt ein Spenderprofil aufwiesen. Die klinische Bedeutsamkeit der mesenchymalen Stammzellen des Spenders im Rahmen einer Blutstammzelltransplantation ist vor dem Hintergrund der Ergebnisse fraglich. Die Zellen, die während einer Knochenmarktransplantation mit übertragen werden, könnten immunologisch bedeutungsvoll sein, so beispielsweise im Zusammenhang mit dem im Vergleich zur peripheren Blutstammzelltransplantation verminderten Auftreten der Graft-versus-Host-Disease

Effizienter, spezifischer, sicherer : neues Zentrum für Zell- und Gentherapie an der Goethe-Universität

Stammzellen aus dem Knochenmark werden seit Jahrzehnten gegen Blutkrebs eingesetzt. In der Zukunft sollen auch andere Krankheiten mit Stammzellen und therapeutischen Genen behandelt werden. Die an der Goethe-Universität geleisteten Vorarbeiten zeigen, dass der Standort wie kaum ein anderer geeignet ist, diese neuen und maßgeschneiderten Verfahren voran zubringen

Wenn differenzierte Zellen wieder zu Stammzellen werden : über Perspektiven und Grenzen der regenerativen Medizin

Gen- und Stammzelltherapie stehen für das, wovon die Medizin schon immer geträumt hat: geschädigtes Gewebe durch gesundes ersetzen und die Wirkung defekter Gene durch intakte Kopien korrigieren. Wie ist der Stand der weltweiten Forschung? Welche Hindernisse sind zu überwinden, damit mehr Patienten von der regenerativen Medizin profi tieren werden

Stamm- und progenitorzellbasierte Therapieansätze: Aktuelle Entwicklungen zur Behandlung des akuten Myokardinfarkts und der chronischen ischämischen Kardiomyopathie

Zusammenfassung: Die perkutane koronare Revaskularisation sowie eine optimierte medikamentöse Therapie können bei Patienten mit akutem Myokardinfarkt das linksventrikuläre (LV) Remodeling und die LV-Dysfunktion reduzieren. Trotz dieser modernen Therapiestrategien entwickelt ein nicht unerheblicher Teil dieser Patienten ein ungünstiges kardiales Remodeling, das mit einer schlechten Prognose einhergeht. Stamm- und progenitorzellbasierte Ansätze für die Behandlung des akuten Myokardinfarkts und der chronischen ischämischen Kardiomyopathie werden als potenzielle neue therapeutische Optionen intensiv untersucht. Diese Übersicht fasst die aktuellen Entwicklungen in der stamm- und progenitorzellbasierten Therapie bei ischämischer Herzerkrankung zusammen. Dabei erfolgt eine Einschätzung der Reparatur- und Regenerationsfähigkeit verschiedener Stamm- und Progenitorzellpopulationen. Darüber hinaus werden die Vor- und Nachteile der verschiedenen kardialen Applikationsformen der Zellen und mögliche neue Strategien zur Funktionsverbesserung von Stamm- und Progenitorzellen für den Einsatz der zellbasierten kardiovaskulären Therapie dargestell