Wie aus einer Blutstammzelle eine Langerhans-Zelle wird

Wie wird aus einer Stammzelle eine spezialisierte Körperzelle? Mit diesen Fragen befasst sich die Forschungsgruppe „Molekulare Zellbiologie hämatopoetischer (blutbildender) Zellen“ von Dr. Martin Zenke am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch. Im Blickfeld seiner Forschungsarbeiten stehen dabei bestimmte Zellen des Immunssystems, die dendritischen Zellen, so genannt wegen ihrer bäumchenartigen Verästelungen. Sie haben die Aufgabe, Erreger dingfest zu machen und sie anderen Zellen des Immunssystems, den T-Zellen, vorzuführen, damit sie unschädlich gemacht werden können. Zusammen mit Dr. Christine Hacker und Dr. Ralf D. Kirsch aus seinem Labor hat der Biologe jetzt zeigen können, dass ein bestimmter Faktor, kurz Id2 genannt, die Entwicklung der vor allem in der Haut vorkommenden dendritischen Zellen, den Langerhans-Zellen, aus Blutstammzellen steuert. Ihre Arbeit hat jetzt die renommierte Fachzeitschrift Nature Immunolgy online veröffentlicht* (www.nature.com/natureimmunology, Advance Online Publication, AOP, Digital Object Identifier, doi: 10.1038/ni903)

Aus Blutstammzellen entwickeln sich alle Zellen des blutbildenden Systems. Dazu gehören unter anderem die Zellen des Immunssystems wie Antikörper produzierende B-Zellen, die verschiedenen T-Zellen, natürliche Killerzellen und dendritischen Zellen, aber auch die für den Sauerstofftransport zuständigen roten Blutzellen. In welche dieser Blutzelllinien sich die Stammzellen entwickeln, hängt entscheidend von bestimmten Signalmolekülen (zum Beispiel Transkriptionsfaktoren des Helix-Loop-Helix – HLH) ab, die spezifisch an die Erbsubstanz DNA binden und die Expression bestimmter Gene steuern. Ihre Gegenspieler sind Moleküle, die diese Bindung verhindern, inhibieren. Vier solcher Inhibitoren der DNA-Bindung (Id) sind inzwischen bekannt. Ist der Inhibitor Id2 nicht vorhanden, bzw. herunterreguliert, entwickeln sich aus Blutstammzellen B- und T-Zellen sowie rote Blutzellen, jedoch keine dendritischen Zellen.

Im Fall der Langerhans-Zellen konnten die MDC-Forscher zeigen, dass im Gegensatz zu den bisherigen Entwicklungsverläufen der anderen Blutzellen, der Faktor Id2 bei dieser Untergruppe der dendritischen Zellen „hochreguliert“ ist. Liegt eine Entzündung vor, bildet sich zunächst ein Botenstoff des Immunssystems (Zytokin), das TGF-beta. Dieser wiederum löst die Bildung von Id2 aus. Id2 sorgt nun dafür, dass aus der Blutstammzelle eine Langerhans-Zelle in der Haut wird. Mäuse, die kein Id2 gebildet hatten, besaßen auch keine Langerhans-Zellen. Dies trifft auch auf Mäuse zu, die ohne TGF-beta waren. Als Nächstes wollen die Wissenschaftler jetzt untersuchen, welche Gene der Faktor Id2 steuert, um die Entwicklung einer Blutstammzelle zu einer Langerhans-Zelle genauer verfolgen und später möglicherweise therapeutisch nutzen zu können.

*Transcriptional profiling identifies Id2 function in dendritic cell development
Christine Hacker 1 , Ralf D. Kirsch 1 , Xin-Sheng Ju 1 , Thomas Hieronymus 1 ,Tatjana C. Gust 1 ,Christiane Kuhl 1 *, Thorsten Jorgas 1 , Steffen M. Kurz 1 , Stefan Rose-John 2 ,Yoshifumi Yokota 3 and Martin Zenke 1
1 Max-Delbrück-Center for Molecular Medicine, MDC, Robert-Rössle-Str. 10, 13092 Berlin, Germany. 2 Department of Biochemistry, Christian-Albrechts-University, Olshausenstr. 40, 24098 Kiel, Germany. 3 Department of Biochemistry, Fukui Medical University, Ma-tsuoka, 910-1193 Fukui, Japan. *Present address:Weatherall Institute of Molecular Medicine, Headington, Oxford UK. These authors contributed equally to this work. Correspondence should be addressed to M.Z. (zenke@mdc-berlin.de).

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