Konversion von adulten humanen mesenchymalen Stammzellen in neurale Stammzellen

Humane mesenchymale Stammzellen (MSC) stellen für die regenerative Therapie neurodegenerativer Erkrankungen eine besondere Herausforderung dar, da sie aus adulten Spendern entnommen, in vitro behandelt und dem Spender wieder reimplantiert werden können (autologe Transplantation). MSC werden primär aus dem Knochenmarksstroma isoliert und haben ein breites Differenzierungspotenzial. Wir konnten vor einiger Zeit zeigen, dass diese Zellen neural differenzieren können und sogar das für dopaminerge Neurone wichtige Enzym Tyrosinhydroxylase (11% der Zellen) sowie den Neurotransmitter selbst, das Dopamin, synthetisieren. Um dies zu erreichen, wurde in einem ersten Schritt das Adhärieren der MSC in speziell beschichteten Kulturflaschen minimiert sowie das Serum entzogen – unter gleichzeitiger Zugabe der Wachstumsfaktoren EGF und FGF-2, worauf hin sich sog. „neurospheres“ bilden. Morphologie und Genexpressionsmuster dieser Zellen zeigen deutliche Ähnlichkeit mit adulten neuralen Stammzellen (NSC), die aus dem Gehirn oder aus embryonalen Stammzellen isoliert bzw. differenziert werden können. Diese MNSC (für „aus dem KnochenMark gewonnene NSC“) exprimieren charakteristische proneurale Markerproteine, wie Nestin, NeuroD1, Neurogenin 2 u.a. Eine Differenzierung dieser MNSC führt schließlich zu einer Abnahme dieser pro-neuralen Gene unter gleichzeitiger Zunahme der Expression neuronaler Gene wie beta-Tubulin 3, MAP2 und Tyrosinhydroxylase, aber auch glialer Gene, wie GFAP oder GalC. Neben Knochenmarksstromazellen sind Fett- und Knochenzellen (FSC bzw. BSC) ebenfalls zu dieser Konversion fähig. Konversion dieser Zellen führt ebenfalls zu einem Anstieg pro-neuraler Gene, die Zellen bilden typische Neurospheres. Der Schwerpunkt unserer derzeitigen Untersuchungen ist die Aufklärung der molekularen Mechanismen der Konversion von mesodermalen Stromazellen in Zellen neuroektodermalen Ursprungs. Eine Antwort darauf können nur morphologische, molekularbiologische und elektrophysiologische Untersuchungen der Zellen während der Konversion und anschließenden Differenzierung geben.

Gefördert durch die Landesstiftung Baden-Württemberg (Stuttgart, Germany) und dem IZKF Ulm (Project D6).