Seeanemonenstudie identifiziert potenziell regenerative Stammzellen, die mit konservierten Genen in Verbindung stehen

Die Seeanemone Nematostella vectensis ist potentiell unsterblich. Mit molekulargenetischen Methoden haben Entwicklungsbiologen um Ulrich Technau von der Universität Wien nun erstmals in der Seeanemone mögliche Kandidaten für multipotente Stammzellen identifiziert.

Diese Stammzellen werden von evolutionär hochkonservierten Genen reguliert, die beim Menschen normalerweise nur bei der Bildung von Ei- und Samenzellen aktiv sind, alten Tierstämmen wie den Nesseltieren jedoch ein hohes Maß an Regenerationsfähigkeit verleihen, um sogar dem Altern zu entgehen. Die Ergebnisse sind veröffentlicht In Wissenschaftliche Fortschritte und könnte in Zukunft auch Erkenntnisse über den menschlichen Alterungsprozess liefern.

„Wir leben so lange wie unsere Stammzellen“ ist eine etwas gewagte, aber im Grunde zutreffende Aussage. Stammzellen tragen zur ständigen Erneuerung verschiedener Zellen und Gewebe des Menschen bei, zum Beispiel von Blutzellen, Haut oder Haaren. Verlieren Stammzellen diese Fähigkeit oder nimmt ihre Zahl im Laufe des Lebens ab, altert der Körper oder es entstehen Krankheiten. Stammzellen sind daher für die biomedizinische Forschung von großem Interesse.

Während Menschen und die meisten Wirbeltiere nur Teile bestimmter Organe oder Gliedmaßen regenerieren können, verfügen andere Tiergruppen über weitaus stärkere Regenerationsmechanismen. Möglich wird diese Fähigkeit durch pluripotente oder multipotente Stammzellen, die nahezu alle Zelltypen des Körpers bilden (differenzieren) können.

Auch die Seeanemone Nematostella vectensis ist hochgradig regenerativ: Sie kann sich ungeschlechtlich durch Knospen vermehren und zeigt zudem keine Alterungserscheinungen, was sie für die Stammzellenforschung interessant macht. Allerdings konnten Forscher bei diesen Tieren bislang keine Stammzellen nachweisen.

Mit der neuen Methode „Single Cell Genomics“ konnten Technau und sein Team Zellen eines komplexen Organismus anhand ihrer spezifischen Transkriptomprofile identifizieren und feststellen, aus welchen Stammzellen sie sich entwickelt haben.

„Durch die Kombination von Einzelzell-Genexpressionsanalysen und Transgenese konnten wir nun in der Seeanemone eine große Population von Zellen identifizieren, die differenzierte Zellen wie Nervenzellen und Drüsenzellen ausbilden und damit Kandidaten für multipotente Stammzellen sind“, erklärt Erstautor Andreas Denner von der Universität Wien. Aufgrund ihrer winzigen Größe blieben sie bislang unentdeckt.

Diese potentiellen Stammzellen exprimieren die evolutionär hochkonservierten Gene nanos und piwi, die bei allen Tieren, einschließlich dem Menschen, die Entwicklung von Keimzellen (Spermien und Eizellen) ermöglichen. Durch die gezielte Mutation des nanos2-Gens mit der Genschere CRISPR konnten die Wissenschaftler zudem nachweisen, dass das Gen für die Bildung von Keimzellen bei Seeanemonen notwendig ist. Auch bei anderen Tieren konnte gezeigt werden, dass dieses Gen für die Produktion von Gameten essentiell ist.

Damit ist belegt, dass diese Genfunktion vor rund 600 Millionen Jahren entstand und bis heute erhalten geblieben ist. In weiteren Untersuchungen wollen Ulrich Technau und sein Team nun untersuchen, welche besonderen Eigenschaften der Stammzellen der Seeanemone für deren potenzielle Unsterblichkeit verantwortlich sind.