Stammzellen effizienter produzieren

Madison (USA) - Nur wenn eine zuverlässige Methode zur Anzucht menschlicher Stammzellen in ausreichender Menge zur Verfügung steht, können diese Zellen auch therapeutisch eingesetzt werden. Jetzt präsentieren amerikanische Forscher ein vereinfachtes Verfahren, mit dem sich embryonale Stammzellen ebenso anzüchten lassen wie solche, die aus reprogrammierten Körperzellen entstanden sind. Dazu reduzierten die Wissenschaftler die bisher komplexe, von Labor zu Labor unterschiedliche Zusammensetzung des Nährmediums auf wenige chemisch definierte Bestandteile. Für die Beschichtung der Kulturgefäße, die für das Zellwachstum nötig ist, beschränkten sie sich auf ein einziges Protein. Mit dem neuen Verfahren war es auch möglich, die Effizienz bei der Erzeugung so genannter induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS-Zellen) aus Gewebeproben zu steigern, schreiben die Forscher im Fachjournal "Nature Methods" (doi: 10.1038/nmeth.1593).

"Dieses vereinfachte Nährmedium sollte sowohl der Forschung an menschlichen embryonalen Stammzellen und iPS-Zellen dienen als auch deren Einsatz für klinische Zwecke erleichtern", erklären die Forscher um James Thomson von der University of Wisconsin in Madison. Bisher werden menschliche embryonale Stammzellen (ES-Zellen) und iPS-Zellen meist über einer Schicht verschiedener, an der Gefäßwand haftender Proteine in Nährlösungen angezüchtet, die neben Wachstumsfaktoren und Vitaminen auch Proteine aus Rinderserum enthalten. Diese komplexen Bestandteile des Kultursystems erschweren reproduzierbare und vergleichbare Experimente.

Weniger ist mehr

"Während unserer Arbeiten waren wir am meisten darüber erstaunt, was menschliche ES- und iPS-Zellen alles nicht brauchen", so die Autoren. Die Forscher fanden heraus, dass eine Rinderalbumin-freie Nährlösung mit nur acht Bestandteilen, kombiniert mit einem definierten Grundmedium, vollkommen ausreicht, um ein Wachstum bereits vorhandener Stammzellkulturen für mehr als drei Monate zu ermöglichen. Dabei behielten die Zellen ihre für Stammzellen typischen Eigenschaften und zeigten deren kennzeichnendes Muster an Genaktivitäten. Das Nährmedium verbesserte zudem die meist sehr geringe Ausbeute bei der Erzeugung neuer iPS-Zellen aus menschlichem Hautgewebe. Das betraf sowohl die Reprogrammierung mithilfe von Gen-übertragenden Viren als auch eine virusfreie Technik der Genübertragung. Zur Beschichtung der Kulturschalen genügte das Protein Vitronectin, das im Vergleich zu synthetischen Oberflächen auch kostengünstige Produktionen größerer Zellmengen ermöglicht.

ES-Zellen und iPS-Zellen zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, sich unter speziell gewählten Wachstumsbedingungen in jeden Zelltyp des Körpers umwandeln zu können. Auf dieser Eigenschaft beruht die Hoffnung der Forscher, in Zukunft solche Zellen zur Regeneration von zerstörtem Gewebe zu nutzen.