Der Weg der Stammzellentwicklung hängt von seiner Form ab
Zuletzt überprüft: 16.10.2021
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Um die Stammzelle entlang des notwendigen Entwicklungsweges zu führen, ist es nicht notwendig, sie mit geeigneten Hormonen und anderen biochemischen Signalen zu versorgen, es genügt, sie einfach dazu zu zwingen, die Form der Zelle des gewünschten Gewebes anzunehmen.
Was veranlasst Stammzellen dazu, sich in einen anderen, streng definierten Zelltyp zu verwandeln? Wie lernen zum Beispiel Knochenstammzellen, dass sie eher eine Knochenzelle als Knorpel werden müssen? Diese Fragen sind sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die angewandte Wissenschaft von großer Bedeutung. In der regenerativen Medizin werden kranke Gewebe durch gesunde ersetzt, die aus Stammzellen gewonnen werden, und Ärzte sollten sicher sein, dass Stammzellen zum richtigen Gewebe werden.
Es ist bekannt, dass solche Zellen chemischen Signalen folgen: Ein Hormon kann einer Stammzelle befehlen, das eine oder andere reife Gewebe hervorzubringen. Auf der anderen Seite gibt es Hinweise darauf, dass die Zelldifferenzierung von der Art der Oberfläche abhängt, auf der die Zellkultur lebt und sich vermehrt: Der Kontakt der Zelle mit dem Substrat bestimmt ihr Schicksal. Forscher vom Nationalen Institut für Standards und Technologie (USA) schlagen vor, dass die Transformation der Stammzelle von der Form abhängt, die sie nehmen musste.
Für die Kultivierung von Gewebe aus Stammzellen verwenden Mediziner temporäre polymere Implantate, die als Substrat, eine dreidimensionale Grundlage, dienen. Das Skelett-Implantat organisiert Zellen im Raum und steuert ihr Wachstum. Im Experiment pflanzten die Wissenschaftler Stammzellen aus Knochengewebe in mehrere Arten solcher Implantate, die sich in der räumlichen Struktur unterschieden. In diesem Fall wurden die Zellen ohne Zugabe von Hormonen oder anderen Substanzen gezüchtet, die sie über den Entwicklungsweg "erzählen" konnten. Nur in einem von fünf Fällen begannen Stammzellen damit, Kalzium zu akkumulieren, was ein Beweis für ihre Umwandlung in eine reife Knochenzelle ist. Um auf diesem Substrat erfolgreich Fuß zu fassen, mussten sich die Zellen dehnen und lange Prozesse, das heißt die Form eines reifen Osteozyten, annehmen.
So können Stammzellen, wie die Autoren in der Zeitschrift Biomaterials schreiben, ohne chemische Signalcocktails auf den gewünschten Entwicklungspfad gebracht werden. Es genügt, ihnen eine charakteristische Form zu geben, die den Zellen des gewünschten Gewebes eigen ist.
Auf den ersten Blick ist das Ergebnis seltsam und unverständlich. Es ist so, als würde man sagen: Studenten werden Ärzte, weil sie in der medizinischen Praxis gezwungen sind, weiße Roben zu tragen. Die Wissenschaftler müssen erst noch erklären, wie die Morphologie der Zellen ihr Verhalten bestimmt. Aber die räumliche Methode, neues Gewebe zu züchten, scheint natürlich billiger und einfacher zu sein als die signalchemische "Kultivierung".