Berlin – Forscher des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch in der Helmholtz-Gemeinschaft haben jetzt entdeckt, was embryonalen Stammzellen die Fähigkeit verleiht, sich in unterschiedlichste Zelltypen weiterzuentwickeln und damit pluripotent zu sein. Die Pluripotenz hängt von einem Molekül ab, das bisher vor allem als eine Art Zellkitt für den Zusammenhalt von Zellen bekannt ist, das E-Cadherin. Fehlt E-Cadherin, verlieren die Stammzellen ihre Pluripotenz. Es spielt auch eine wichtige Rolle bei der Umprogrammierung von Körperzellen in pluripotente Stammzellen (EMBO Reports, advance online publication 27 May 2011; doi:10.1038/embor.2011.88)*.
Dr. Daniel Besser, Prof. Walter Birchmeier und Torben Redmer hatten für ihre Versuche mit embryonalen Stammzellen von Mäusen gearbeitet. In einem ersten Schritt konnten sie zeigen, dass die Pluripotenz dieser Stammzellen unmittelbar von dem Zellkitt-Protein E-Cadherin abhängt. Fehlt E-Cadherin, verlieren die Stammzellen ihre Pluripotenz.
In einem zweiten Schritt gingen die Forscher der Frage nach, was umgekehrt geschieht, wenn Körperzellen, die natürlicherweise kein E-Cadherin besitzen und auch nicht pluripotent sind, in den Zustand pluripotenter Stammzellen überführt werden. Bei dieser als Reprogrammierung bezeichneten Technik werden Körperzellen in so genannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) umgewandelt. Mit dieser Methode hoffen Stammzellforscher künftig auf die Gewinnung und Erforschung der umstrittenen humanen embryonalen Stammzellen verzichten zu können.
Die MDC-Forscher stellten fest, dass die aus Bindegewebszellen von Mäusen neu entstandenen pluripotenten Zellen im Gegensatz zu ihren Ursprungszellen E-Cadherin aufweisen. Damit haben wir eine doppelte Beweisführung, dass E-Cadherin mit der Pluripotenz von Stammzellen in direktem Zusammenhang steht. E-Cadherin ist zum Erhalt pluripotenter Stammzellen und auch zum Erreichen des pluripotenten Zustands bei der Reprogrammierung von Körperzellen notwendig, sagt Dr. Besser. Fehlt E-Cadherin können Körperzellen nicht zu überlebensfähigen pluripotenten Zellen reprogrammiert werden. Zudem kann E-Cadherin ein bei der Reprogrammierung als bisher unverzichtbar geltendes Signalmolekül, das Oct 4, ersetzen.
Jetzt wollen die MDC-Forscher prüfen, inwieweit E-Cadherin auch embryonale Stammzellen des Menschen reguliert. Denn nur wenn wir die molekularen Zusammenhänge verstehen, können wir humane Zellen für die Stammzelltherapie beispielsweise gegen Herzinfarkt, Alzheimer, Parkinson oder Diabetes entwickeln, betont Dr. Besser.
*E-cadherin is crucial for embryonic stem cell pluripotency and can replace OCT4 during somatic cell reprogramming
Torben Redmer1,2*, Sebastian Diecke1,2*, Tamara Grigoryan1,3, Angel Quiroga-Negreira1,3,Walter Birchmeier1 & Daniel Besser1+
1Max Delbrueck Center, 2Department of Biology, Chemistry and Pharmacy, Free University, and 3Department of Biology, Humboldt University, Berlin, Germany