Ärzte Zeitung online, 02.04.2009

Mechanismus für die Entstehung von Blutzellen entschlüsselt

NEUHERBERG (eb). Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München haben die Existenz eines Blut bildenden Endothels bewiesen. Damit wird die bislang ungeklärte Frage beantwortet, wie in der Embryonalentwicklung Blutzellen entstehen.

Wie entstehen genau die ersten Blutzellen im Embryo? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler seit Jahrzehnten und konnte nun gelöst werden. 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.

"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", erläutert Schroeder.

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 können. 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 die Analyse tausender Zellen und deren exprimierter Moleküle konnten die Wissenschaftler 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 der Mechanismen der Blutbildung sind die Ergebnisse der nun veröffentlichten Studie wichtig, um die Herstellung von Blutzellen im Labor für klinische Therapien zu verbessern (Nature, 457, 2009, 896). Eine mögliche In-vitro-Produktion unbegrenzter Mengen an Blutzellen aus embryonalen Stammzellen gilt als vielversprechende 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."

Abstract der Originalpublikation "Continuous single-cell imaging of blood generation from haemogenic endothelium"

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