Veränderung von Stammzellen während der Zellkultur		erstellt am 14 01. 10
Alterungsprozesse führen zu Funktionsverlusten Graz (universität) - Adulte Stammzellen sind einer der großen Hoffnungsträger der modernen Medizin. Da für therapeutische Anwendungen große Zellzahlen benötigt werden, müssen sie zuvor im Labor über längere Zeiträume kultiviert und vermehrt werden. Stammzellforscher der Med Uni Graz konnten nun zeigen, dass der Vermehrung in der Zellkultur dabei Grenzen gesetzt sind: Bei langer Kultivierung kommt es unweigerlich zu Alterungsprozessen, die negative Auswirkungen auf die Teilungs- und Funktionsfähigkeit der Stammzellen haben. Priv.-Doz. Dr. Dirk Strunk und sein Team fanden auch eine genetische Signatur, die mit der Zellalterung einherzugehen scheint. Eine praktische Anwendung dieser Entdeckung könnte ein genetisches Testverfahren sein, das eine Bestimmung des Ausmaßes der Alterungsvorgänge in Zellkulturen ermöglicht. Stammzellen können heute aus verschiedenen Geweben gewonnen und mit unterschiedlichen Techniken vermehrt werden. Erfolgreich eingesetzt werden sie bisher nur in der Therapie von Leukämien. Das Feld möglicher Anwendungsgebiete ist jedoch riesig und reicht von der Beeinflussung der falschen Immunreaktion beim frühen Diabetes über die Behandlung großer Knochenbrüche bis zur Therapie von Herzinfarkt, Morbus Parkinson und Multipler Sklerose. Eine wichtige Voraussetzung für den klinischen Einsatz von Stammzellen ist die hohe Qualität der verwendeten Zellprodukte. Zu den limitierenden Faktoren gehören dabei die Veränderungen der Zellen während der Zellkultur. Seneszenz (Alterungsprozess) beginnt nach 30 bis 40 Generationen Zusammen mit einer Arbeitsgruppe aus Heidelberg untersuchten die Grazer Wissenschaftler im Rahmen eines von der FFG geförderten Forschungsprojekts mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark, die aus verschiedenen Labors stammten und auf unterschiedliche Weise kultiviert wurden. In allen Fällen zeigten sich während der Langzeitkultur signifikante Änderung der Genexpression: Gene, die eine wichtige Rolle in der Zelldifferenzierung und für den Zelltod spielen, wurden aufreguliert, während die Expression von Genen, die an der Zellkernteilung und am Wachstum beteiligt sind, abnahm. Die beobachteten Veränderungen waren weitgehend unabhängig von der Kultivierungsmethode. "Ältere Stammzellen teilen sich nicht mehr so gut, nicht mehr so häufig und erfüllen ihre Funktion nicht mehr", fasst Dr. Strunk zusammen. "Diese Veränderungen treten nach etwa 30 bis 40 Generationen auf." Dreißig Zellteilungen bedeuten, dass aus einer Zelle eine Milliarde Zellen geworden sind - eine Menge, die in einen Joghurtbecher passen würde. "Da für therapeutische Anwendungen üblicherweise weniger als eine Milliarde Zellen benötigt werden, sind wir mit den Protokollen, die wir entwickelt haben, aber noch diesseits der vorzeitigen Zellalterung." Keine maligne Entartung älterer Zellen Für die Praxis heißt das, dass bei sehr lange kultivierten Zellen Vorsicht geboten ist, da diese nur noch eine begrenzte Lebensdauer haben. Hinsichtlich einer anderen Befürchtung gab es jedoch Entwarnung: Die Forscher fanden in der Studie, die zur Veröffentlichung in der renommierten Zeitschrift "Haematologica" akzeptiert wurde, keine Hinweise auf mögliche maligne Entartungen der Zellen. Ein anderes wichtiges Ergebnis der Untersuchung waren auch die gefundenen genetischen Signaturen: Sie könnten die Grundlage eines Testverfahrens für die Bestimmung von Alterungsprozessen in Zellkulturen werden. Ein entsprechendes Patent wurde bereits eingereicht. Im Rahmen des österreichweiten von der Bio-Nano-Net Forschungsgesellschaft mbH co-koordinierten Projekts Nano-HEALTH finden die Resultate bereits erste Anwendung. Basierend auf den Ergebnissen werden gezielt junge Stammzellen in der Erforschung neuer bildgebender Verfahren zum Nachweis nanotechnologisch markierter Stammzellen während einer Behandlung eingesetzt.
Informationen: http://www.medunigraz.at/stemcellresearch
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