Todestanz enthüllt Geheimnisse der Apoptose in dissoziierten menschlichen embryonalen Stammzellen

Todestanz enthüllt Geheimnisse der Apoptose in dissoziierten menschlichen embryonalen Stammzellen
Todestanz enthüllt Geheimnisse der Apoptose in dissoziierten menschlichen embryonalen Stammzellen
Anonim

Forscher des RIKEN Center for Developmental Biology haben das Geheimnis gelüftet, warum humane embryonale Stammzellen (ES) und induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) einen programmierten Zelltod (Apoptose) erleiden, wenn sie isoliert kultiviert werden. Durch die Erschließung des Potenzials von Zelltherapietechniken verspricht die Entdeckung neue Hoffnung für Patienten mit schwächenden degenerativen Erkrankungen.

Die Zelldissoziation, eine Technik zur Isolierung von Zellen in Verfahren wie dem Subklonieren, stellt aufgrund ihrer schädigenden Wirkung auf menschliche ES-Zellen eines der größten Hindernisse für eine effektive Stammzellenforschung dar.99 % der auf diese Weise kultivierten humanen ES-Zellen werden durch eine ausgedehnte apoptotische Reaktion zerstört, die seltsamerweise bei Maus-ES-Zellen fehlt. Frühere Forschungen der Forscher deckten auf, dass die Hemmung eines Proteins, das als Rho-assoziierte Kinase (ROCK) bekannt ist, diese Zelltodrate um 30 % reduzierte, dennoch blieben grundlegende Fragen zu den beteiligten Mechanismen bestehen.

Um diese Fragen zu beantworten, wandten die Forscher Live-Cell-Imaging auf die früheste Phase der Dissoziation in ES-Zellen von Mensch und Maus an. Die Ergebnisse zeigten einen eklatanten Kontrast: Während sich die Maus-ES-Zellen kaum bewegten, hüpften die menschlichen ES-Zellen in einem sogenannten „Todestanz“herum und sprießen sofort fingerförmige Ausbuchtungen, sogenannte Bläschen, die wuchsen, bis die Zellen platzten und abstarben. Die Forscher führten diese früh einsetzende Blasenbildung, deren Dauer und Schwere alles bisher Beobachtete übertraf, auf die Hyperaktivierung von Myosin zurück, einer Art Protein, das für die Zellbeweglichkeit verantwortlich ist.

Entgegen der Erwartung zeigten die Forscher weiter, dass diese Myosin-Hyperaktivierung, vermittelt durch die Aktivierung der ROCK-Kinase, die direkte Ursache der Apoptose in dissoziierten menschlichen ES-Zellen ist, und nicht die Blasenbildung selbst.Weiter an diesem Prozess beteiligt ist die Hemmung eines anderen Proteins, das für seine Rolle bei der Zellmotilität bekannt ist, Rac, das zusammen mit der ROCK-Aktivierung die Myosin-Hyperaktivierung stark fördert, was zum Zelltod führt.

Diese Ergebnisse, die in der Zeitschrift Cell Stem Cell berichtet wurden, liefern eine erste umfassende Aufklärung der Mechanismen, die der dissoziationsinduzierten Apoptose in menschlichen ES-Zellen zugrunde liegen. Während die Effizienz der Koloniebildung in der Dissoziationskultur erheblich verbessert wird, versprechen die Ergebnisse auch sicherere und wirksamere Zelltherapiebehandlungen für eine Reihe von schwächenden degenerativen Erkrankungen.

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