Geweberegenration – Wie Zellen „umprogrammiert“ werden

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Eines der wichtigsten Ergebnisse der aktuellen Studie ist der Nachweis einer direkten Übertragung des Transkriptionsfaktors Oct4 von Zelle zu Zelle. Die Geweihstammzellen können dabei auch über sehr große Entfernungen (einige 100 µm) mit anderen Zellen Kontakt aufnehmen. Oct4 kann von ihnen im Zellkulturexperiment sogar auf Zellen anderer Spezies übertragen werden, um dort pluripotente Eigenschaften zu induzieren. Damit können die Göttinger Wissenschaftler zum ersten Mal gesicherte Erkenntnisse präsentieren, dass Zellen aus dem Periost des Rosenstockes von Damhirschen, die sich mit dem Oberflächenmarker STRO-1 markieren lassen, zu bestimmten Zeitpunkten den Pluripotenzfaktor Oct4 produzieren und durch die Weitergabe des Faktors mit Hilfe direkter interzellulärer Verbindungen in der Lage sind, die Eigenschaften von Zellen in ihrer Umgebung zu verändern. STRO-1+-Zellen werden nach aktuellem Wissensstand als sogenannte „multipotente“ Vorläuferzellen angesehen, aus denen verschiedenste Zelltypen entstehen können.

Pluripotenzfaktoren werden an umliegende Gewebezellen abgegeben

Die von Dr. Rolf und seinen Kollegen beschriebenen Experimente untermauern die von ihnen aufgestellte Hypothese, dass die Stammzell-Nische im Geweihansatz der Cerviden nach ihrer jährlichen Aktivierung durch bislang unbekannte Faktoren beginnt, Pluripotenzfaktoren an umliegende Gewebezellen abzugeben, um damit eine zumindest teilweise „Reprogrammierung“ dieser Zellen zu bewirken. Dadurch wird die Anzahl der „Vorläuferzellen“ im Bereich der Stammzell-Nische stark vermehrt und somit entsteht die Grundlage für die äußerst schnelle Regeneration des Geweihknochengewebes. Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass die Fähigkeit von Stammzellen, Pluripotenzfaktoren direkt und zielgerichtet an andere Zellen abzugeben, ein biologisches Grundprinzip darstellt und gleichzeitig liefern sie einen völlig neuen Ansatz zur Erklärung der äußerst rasch verlaufenden, jährlichen Regeneration des Geweihknochens bei Cerviden.

Die Arbeitsgruppe um Dr. Hans Joachim Rolf und Prof. Dr. Dr. Karl Günter Wiese hat somit nach eigenen Angaben zum ersten Mal nachgewiesen, dass Stammzellen aus dem jährlich regenerierenden Hirschgeweih direkte interzelluläre Verbindungen zu anderen Zelltypen aufbauen können, mit deren Hilfe sie Pluripotenzfaktoren an ihre Umgebung abgeben. Ihre Experimente haben gezeigt, dass auf diese Weise andere Zelltypen und sogar Zellen anderer Spezies (in diesem Fall aus Mäusen stammende sogenannte MEF-Zellen) von den Geweihstammzellen zumindest teilweise „reprogrammiert“ werden können und dadurch möglicherweise einige Stammzelleigenschaften zu-rückgewinnen. Die Ergebnisse der vorgestellten Studie zeigen, dass unter bestimmten Bedingungen bei einem erwachsenen Säugetier auch die Regeneration einer kompletten Organstruktur auf der Basis eines stammzellbasierten Prozesses möglich sein kann.

Originalpublikation: Hans J. Rolf, Sabine Niebert, Marcus Niebert, Lena Gaus, Henning Schliephake, K. Günter Wiese. Intercellular Transport of Oct4 in Mammalian Cells: A Basic Principle to Expand a Stem Cell Niche? Public Library of Science (PLoS) ONE (16. Februar 2012, http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0032287)

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