Forscher der Universität Kumamoto haben einen bemerkenswerten Fortschritt in der Stammzellbiologie erzielt, indem sie den Entwicklungsprozess hämatopoetischer Stammzellen (HSCs) in vitro reproduziert haben. Dieses Kultursystem verbessert nicht nur unser Verständnis darüber, wie HSCs entstehen, sondern führt auch zur Entwicklung eines neuen Werkzeugs, das in Zukunft bei der Stammzelltherapie und der Behandlung von Blutkrankheiten von entscheidender Bedeutung sein könnte.
Hämatopoetische Stammzellen (HSCs), die Hauptquelle des Körpers für die lebenslange Produktion von Blutzellen, entwickeln sich in mehreren Stadien. Das Forschungsteam unter der Leitung von Professor Minetaro Ogawa und Assistenzprofessor Saori Morino-Koga vom Institut für Molekulare Embryologie und Genetik entdeckte, dass in jedem Differenzierungsstadium spezifische Signalmoleküle erforderlich sind.
Das in ihrer Studie etablierte Kultursystem reproduziert die Mikroumgebung, in der die HSC-Entwicklung stattfindet, und hat aus Mausembryonen stammende hämogene (blutproduzierende) Endothelzellen, die HSC-Vorläufer sind, erfolgreich in transplantierbare HSCs differenziert.
Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Dieses Kultursystem ist besonders zugänglich und vielseitig, da es weder gentechnisch veränderte Feederzellen noch die Verwendung von Serum erfordert, was bisher die Skalierbarkeit und Reproduzierbarkeit der HSC-Erzeugung einschränkte.
Die Forscher nutzten kommerziell erhältliche Endothelzelllinien als Feederzellen und fügten nur zwei Signalmoleküle hinzu: Stammzellfaktor (SCF) und Thrombopoietin (TPO). Das Ergebnis war die erfolgreiche Induktion von HSCs aus embryonalen hämogenen Endothelzellen, was die Wirksamkeit der Methode und das Potenzial für breitere Anwendungen demonstrierte.
Die Forscher gehen davon aus, dass dieses Kultursystem ein leistungsstarkes Werkzeug für weitere Studien zu den molekularen Mechanismen der HSC-Entwicklung sein wird. Darüber hinaus hoffen sie, dass es letztendlich zur Induktion von HSCs aus pluripotenten Stammzellen wie embryonalen Stammzellen (ES) und induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) führen und so neue Wege für stammzellbasierte Therapien für Blutkrankheiten eröffnen wird.
Weitere Informationen:
Saori Morino-Koga et al., Übergang des Signalbedarfs bei der Entwicklung hämatopoetischer Stammzellen aus hämogenen Endothelzellen, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2024). DOI: 10.1073/pnas.2404193121