Stammzellforschung: Plasmid als Genfähre benutzt

Hoffnung Stammzelle: Mediziner möchten iPS-Zellen einmal als Ersatz für zerstörtes Gewebe benutzen, zum Beispiel bei Patienten mit Alzheimer© DDP

Bislang hatten die Genfähren, die zur Umprogrammierung der Zellen notwendig sind, stets eigenes Genmaterial in den neu erzeugten Stammzellen hinterlassen. Dadurch stieg allerdings das Risiko von unerwünschten Effekten - einige der eingebrachten Gene lösten beispielsweise Krebs aus.

Jetzt haben Forscher um James Thomson von der amerikanischen University of Wisconsin-Madison diese Gefahr mit Hilfe einer neuen Methode umgangen: Sie verwendeten für die Neuprogrammierung Genfähren, die sich nicht in die DNA der Gastzelle integrieren, sondern als sogenannte Episome frei im Zellinneren schwimmen. Durch gezielte Vermehrung der Zellen lassen sich diese Episome anschließend einfach beseitigen. Die Forscher präsentieren ihre Arbeit im Fachmagazin "Science".

Forscher in Kanada und Schottland hatten erst vor kurzem von Erfolgen bei ähnlichen Experimenten berichtet. Allerdings mussten die Wissenschaftler bei diesen Versuchen die verwendete Genfähre nach der erfolgreichen Umprogrammierung erst wieder umständlich aus der DNA der Gastzelle herausschneiden. Thomson und seinen Kollegen dagegen ist es gelungen, das fremde Genmaterial schon im Vorfeld von der Zell-DNA fernzuhalten und so pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) ohne Fremdgene zu entwickeln.

Dazu verwendeten sie Genfähren, sogenannte Plasmide, die aus umgewandelten Viren bestehen. Mit gezielten Medikamentengaben schränkten die Forscher anschließend die Vermehrungsfähigkeit der Plasmide innerhalb der Gastzelle ein. In rund einem Prozent der umprogrammierten Zellen bildeten die Plasmide dann stabile Episome, die frei schwebend außerhalb der Gast-DNA existierten. Vermehrten die Forscher diese Zelllinien weiter, konnten sie die Episome auch ohne weitere Medikamentengabe einfach herauszüchten.

Für ihre Versuche benutzten Thomson und seine Kollegen Zellen, die sie aus menschlicher Vorhaut gewonnen hatten, sogenannte Fibroblasten. Diese Zellart ist besonders einfach zu kultivieren und steht daher in ausreichender Menge zur Verfügung, erklären die Forscher. Das ist eine wichtige Vorbedingung für diese Art der Zellprogrammierung, da dafür noch sehr viele Zellen benötigt werden: Aus einer Million Versuchszellen entstehen bislang nur zwischen drei und sechs stabile Stammzell-Kolonien. Die Wissenschaftler hoffen nun, dass sich die Ausbeute an Stammzellen in Zukunft noch steigern lässt, etwa durch die Auswahl anderer Zelltypen oder die Verwendung weiterer chemischer Hilfsmittel.