Mechanismus für die Entstehung von Blutzellen endgültig entschlüsselt

Die Untersuchung wurde im renommierten Wissenschaftsmagazin Nature publiziert und wird ein zentrales Thema auf dem von 2. bis 4. April in München stattfindenden internationalen Fachkongress über molekulare Mechanismen der Blutbildung sein.

Vom 2. bis 4. April werden auf dem internationalen Kongress „Molecular Mechanisms of Normal and Malignant Hematopoiesis“ in München molekulare Mechanismen der Blutbildung (Hämatopoese) präsentiert. Eine Frage, die Wissenschaftler seit Jahrzehnten beschäftigte, konnte nun gelöst werden: Wie entstehen genau die ersten Blutzellen im Embryo? Dr. Timm Schroeder, Arbeitsgruppenleiter am Institut für Stammzellforschung des Helmholtz Zentrums München, fand zusammen mit seinen Kollegen heraus, dass es eine besondere Art von Endothelzellen gibt, die sich in Blutzellen verwandeln können. Endothelzellen kleiden Blutgefäße von innen aus.

Dr. Timm Schroeder erläutert: „Der Prozess, bei dem Blutzellen entstehen, ist äußerst schwierig zu untersuchen: Er findet nur für kurze Zeit und im Verborgenen während der Embryonalentwicklung im Mutterleib statt.“

Zunächst mussten die Wissenschaftler die technischen Voraussetzungen schaffen, um über einen längeren Zeitraum die Verwandlung von Endothel- in Blutzellen kontinuierlich auf Einzelzellebene beobachten zu können. Schroeder und seine Kollegen entwickelten dazu neue Bioimaging-Verfahren, mit denen das Verhalten vieler einzelner Zellen aufgenommen und beobachtet werden kann. Sie kombinierten dafür optimierte Mikroskopie-, Inkubations- und Bildaufnahmeverfahren sowie neu entwickelte Computerprogramme zur Einzelzellverfolgung in Zeitrafferfilmen mit komplexen Methoden der Zellreinigung und Zellkultur. So konnten die Wissenschaftler das Verhalten vieler differenzierender, mesodermaler Zellen über einen Zeitraum von bis zu einer Woche beobachten.

Durch sorgfältige Analyse tausender Zellen und deren exprimierter Moleküle konnten Dr. Timm Schroeder und die Doktorandin Hanna Eilken einige seltene Endothelzellen finden, die sich in der Tat in Blutzellen verwandelten.

„Im nächsten Schritt werden wir uns auf die Identifikation von Molekülen konzentrieren, die für die Spezifikation von Blutzellen verantwortlich sind“, beschreibt Schroeder. „Letztlich wollen wir die genauen molekularen Mechanismen verstehen. Die Identifikation des exakten Zelltyps, der Blutzellen hervorbringt, ist eine wichtige Voraussetzung, um zu verstehen, welche Kombination von Molekülen eine Zelle zu einer Blutzelle macht.“

Neben dem verbesserten Verständnis über die Mechanismen der Blutbildung sind die Ergebnisse der nun veröffentlichten Studie wichtig, um die Herstellung von Blutzellen im Labor für klinische Therapien zu verbessern. Eine mögliche in vitro-Produktion unbegrenzter Mengen an Blutzellen aus embryonalen Stammzellen gilt als viel versprechende Option für neue therapeutische Ansätze. Allerdings müssen für die zielgerichtete, effiziente und reine Herstellung spezifischer Blutzellen, die auch gefahrlos eingesetzt werden können, die notwendigen Differenzierungsschritte genau verstanden werden. Schroeder: „Unsere Studie hat nun den letzten dieser Schritte geklärt.“

Das Institut für Stammzellforschung am Helmholtz Zentrum München vereint unter Leitung von Prof. Magdalena Götz die Forschung an Stammzellen des Nervensystems, des blutbildenden Systems und des Endoderms. Insbesondere in Hinblick auf klinische Anwendungen ist es das Ziel des Instituts, die grundlegenden Mechanismen der Spezifizierung von Stammzellen zu klären, um diese gezielt zur Reparatur geschädigter Zellen einsetzen zu können.

Weitere Informationen: http://www.helmholtz-muenchen.de/isf/haematopoese/index.html

Das Helmholtz Zentrum München ist das deutsche Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt. Als führendes Zentrum mit der Ausrichtung auf Environmental Health erforscht es chronische und komplexe Krankheiten, die aus dem Zusammenwirken von Umweltfaktoren und individueller genetischer Disposition entstehen. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 1680 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens auf einem 50 Hektar großen Forschungscampus. Das Helmholtz Zentrum München gehört der größten deutschen Wissenschaftsorganisation, der Helmholtz-Gemeinschaft an, in der sich 15 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit insgesamt 26500 Beschäftigten zusammengeschlossen haben.

Originalpublikation: Eilken HM, Nishikawa SI and Schroeder T (2009):
Continuous single-cell imaging of blood generation from haemogenic endothelium
Nature, 457: 896 – 900
Symposium 2.-4. April 2009
Klinikum der Universität München, Campus Großhadern
Molecular Mechanisms of Normal and Malignant Hematopoiesis http://sfb684.klinikum.uni-muenchen.de/Symposium2009.htm
Youtube „Geburt“ von Blutzellen
http://www.youtube.com/watch?v=qoBf7NfgpuE
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