„Geburt“ unter dem Mikroskop

Wie Stammzellen das Licht der Welt erblicken

- Tiergeburten sind im Film nichts Neues. So wurde das Auf-die-Welt-kommen von Hühnchen, Katzen oder Elefanten schon in etlichen Variationen für die Nachwelt aufgezeichnet. Die Geburt von Stammzellen dagegen haben Wissenschaftler aus der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) und dem Helmholtz Zentrum München jetzt zum ersten Mal auf Film gebannt.

Bei ihren Modellen handelt es sich um sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen), die im Labor durch die genetische Rückprogrammierung aus Bindegewebszellen geschaffen werden können. „Wir wollten den Prozess der Entstehung nachvollziehbar machen“, sagt Prof. Christopher Baum, der die MHH-Abteilung für experimentelle Hämatologie leitet.

Gelungen ist den Wissenschaftlern dies mit einem Trick: Weil Körperzellen und Stammzellen selbst im Mikroskop schwer auseinanderzuhalten sind, haben Baum und seine Kollegen vom hannoverschen Exzellenznetzwerk „Rebirth“ die Zellen farblich markiert. Dazu mussten sie neben den für die Rückprogrammierung verantwortlichen Genen auch zwei sogenannte Reportergene einschleusen. Das erste davon sorgt dafür, dass die Bindegewebszellen unter Fluoreszenzlicht rot aufleuchten, sobald die eingeschleusten Gene aktiv werden. Wandeln sich die Zellen dann in die Alleskönner-Stammzellen um, wird ein grün leuchtendes Gen aktiviert, das den Erfolg der Rückprogrammierung dokumentiert.

Im Film werden die Zellen in der Petrischale daher zunächst rot, dann färben sich immer mehr Exemplare giftgrün. Was in der Realität bis zu 14 Tage dauert, läuft dankt der speziellen Kameratechnik aus dem Münchener Helmholtz Zentrum im Zeitraffer in wenigen Sekunden ab. „Mit diesem System sieht man erst einmal wie dynamisch sich die Zellen in Zellkulturen verhalten“, sagt Baum anerkennend. Statt einfach nur zu wachsen, verändern sie auch ihre Gestalt viel stärker als bislang angenommen.

Für die Wissenschaftler dienen die spektakulären Aufnahmen zunächst einmal nur der besseren Erforschung von Eigenschaften und Verhalten der iPS-Zellen. Weil diese sich in viele verschiedene Zelltypen wie Herzmuskelzellen, Blutzellen oder Bindegewebszellen umwandeln können, sind die iPS-Zellen langfristig Hoffnungsträger für den Einsatz gegen Krankheiten wie Herzmuskelschwäche oder Parkinson. Umso mehr, weil sich nachverfolgen lässt, wo genau im Körper die Stammzellen landen, ob sie später wieder abwandern, oder sich womöglich in ganz andere Zelltypen wie beispielsweise Krebszellen verwandeln.

Im Körper wäre die hübsche Farbmarkierung jedoch womöglich giftig. Deshalb haben die Forscher für spätere Behandlungen bereits eine andere Variante entwickelt: Sie lassen beim Einschleusen der Gene für das Rückprogrammieren eine genetische Markierung zurück, die später mit molekularbiologischen Methoden entdeckt werden kann.

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