Im Knochenmark gefundene blutbildende Stammzellen sind die lebensrettende Komponente, die bei Knochenmarktransplantationen verwendet wird. Allerdings lassen sich in vielen Fällen keine geeigneten Spender finden. Eine neue Studie zeigt, wie der menschliche Embryo den Vorläufer blutbildender Stammzellen entwickelt, die laut Forschern in der neuartigen Methode verwendet werden können, die sie entwickelt haben, um blutbildende Stammzellen aus Zellen in einer Gewebekultur zu erzeugen.
Die Studie, die von Forschern vom Mount Sinai und dem San Raffaele Telethon Institute for Gene Therapy in Mailand, Italien, geleitet wurde, bestätigt viele Aspekte der Zellentwicklung, einschließlich Ursprünge und Regulation, die bekanntermaßen sowohl im Maus- als auch im menschlichen Embryo auftreten. Im Säugetierembryo entstehen blutbildende Stammzellen aus einem spezialisierten Zelltyp namens hämogenes Endothel. Diese Zellen entwickeln sich als Reaktion auf einen kritischen Signalweg, der als Retinsäure bekannt ist und für das Wachstum unerlässlich ist. Ihre Analyse ergab, dass Stammzellpopulationen, die von menschlichen pluripotenten Stammzellen stammen, den Zellen im frühen menschlichen Embryo transkriptionell ähnlich waren.
Forscher auf dem Gebiet der Regenerativen Medizin können seit Jahren hämogenes Endothel aus embryonalen Stammzellen gewinnen, aber diese Zellen produzieren keine blutbildenden Stammzellen. Im Embryo erfordert die Entwicklung blutbildender Stammzellen die Signalisierung durch Retinsäure. Aber aktuelle Methoden nach dem Stand der Technik zur Gewinnung von Blutvorläufern aus menschlichen pluripotenten Stammzellen tun dies in Abwesenheit von Retinsäure.
In dieser neuesten Studie untersuchten die Forscher die Abhängigkeit von Retinsäure in frühen Zelltypen, die von menschlichen pluripotenten Stammzellen stammen. Sie führten eine Einzelzell-RNA-Sequenzierung von Stammzellen in vitro durch, um die Muster mesodermaler Zelltypen während der frühen Entwicklung besser zu verstehen. Das Forschungsteam identifizierte eine neue Strategie, um Zellen zu erhalten, die den hämogenen Endothelzellen des menschlichen Embryos transkriptionell ähnlich sind, indem eine sehr diskrete ursprüngliche Population mit Retinsäure stimuliert wurde.
Diese neue Methode bringt Forscher und Wissenschaftler der Entwicklung blutbildender Stammzellen in Gewebekultur näher, bietet aber auch einen Weg zur Etablierung spezialisierter Blutzelltypen für Transfusionen und andere Krebsbehandlungen, da die neue Methode es ermöglicht, dieselben ursprünglichen Zellen zu erhalten im Blut von Erwachsenen, die in einem sich entwickelnden Embryo gefunden werden.
Dr. Christopher Sturgeon vom Mount Sinai sagt, dass sie „einen großen Durchbruch in unserer Fähigkeit erzielt haben, die Entwicklung von Stammzellen in einer Gewebekulturschale in Zellen zu lenken, die dieselbe Genexpressionssignatur haben wie der unmittelbare Vorläufer einer blutbildenden Stammzelle im sich entwickelnden Embryo gefunden. Damit können wir uns jetzt darauf konzentrieren, zu verstehen, wie embryonale blutbildende Stammzellen gewonnen werden können, mit dem Ziel, sie als Ersatz für Knochenmark zu verwenden.“
Die Studie wurde veröffentlicht in Natur Zellbiologie.
Andrea Ditadi, Identifizierung eines retinsäureabhängigen hämogenen endothelialen Vorläufers aus humanen pluripotenten Stammzellen, Natur Zellbiologie (2022). DOI: 10.1038/s41556-022-00898-9