Wissenschaftliche Fachgruppen  Pluripotenz

Pluripotenz und Re-Programmierung


Initiatoren: Micha Drukker (Münichen)Mathias Treier (Berlin) und Hans Schöler (Münster)

Pluripotente Stammzellen (englisch: Pluripotent stem cells (PSC)) besitzen die einzigartige Fähigkeit, sich in Kultur unbegrenzt selbst zu erneuern und besitzen dabei die Möglichkeit sich in (fast) alle Zelltypen des Körpers zu entwickeln. PSCs werden durch ein komplexes Netzwerk aus Transkriptionsfaktoren, welche die Zellteilung und die Zusammensetzung der Chromatin-Architektur kontrollieren, in einem naïven Zustand gehalten. Gleichzeitig kontrollieren und unterstützen diese Faktoren aber auch die Aktivierung von Entwicklungsprogrammen. Erzwungene Expression von nur einer Handvoll von Faktoren, unteranderem Schlüsselfaktoren für Pluripotenz wie Oct4, Sox2 und/oder chemischen Substanzen ermöglicht die Reprogrammierung von Gewebezellen und Keimzellen zurück in einen pluripotenten Zustand und damit die Herstellung von Zelllinien (sog. induzierte pluripotente Stammzellen - iPS-Zellen), die in ihren Eigenschaften embryonalen Stammzellen (ESC) sehr ähnlich sind. Heutzutage können Gewebezellen auch unter Verwendung von Faktoren, die andere Entwicklungswege kontrollieren, transdifferenziert werden, d.h. direkt ohne den Umweg über den pluripotenten Zustand in andere Gewebezelltypen überführt (programmiert) werden (direct programing). Differenzierung ist ein Prozess (kein Zellstadium), an dessen Ende Zellen Eigenschaften für eine spezifische Aufgabe besitzen und nicht mehr im Vergleich zu pluripotenten Zellen einfach ihre Identität wechseln können. Während des Ablaufs der Differenzierung erfolgt die koordinierte Aktivierung von zahlreichen molekularen Kaskaden, die das Genom und Epigenom von PSCs kontrollieren, und durch Signale iniziiert werden. Diese Programme der Differenzierung erlauben die Herstellung der unglaublichen Vielfalt von Zelltypen, die uns ausmachen.

Eine Liste der wichtigsten Forschungsthemen in dieser Arbeitsgruppe sind:

  • die Aufklärung von Mechanismen die den pluripotenten Zustand kontrollieren, insbesondere in „naïven“ ESCs 
  • die Aufklärung der Mechanismen, die den Ausstieg aus der Pluripotenz einleiten und die Festlegung spezifischer Entwicklungsprogramme in embryonalen Vorläuferzellen
  • die Identifizierung von Vorläuferzellen während der Entwicklung und die Charakterisierung der Zelltypen, die aus ihnen entstehen
  • die Erforschung der Mechanismen der Reprogrammierung und Transdifferenzierung von Zellen, einschließlich der epigenetischen Faktoren und Signalübertragungswege
  • die Anwendungen von PSCs zum Verständnis von Krankheiten (Krankheitsmodelle), zur Testung von Wirkstoffen und in regenerativen Therapien
Zentrale Aufgabe der Fachgruppe "Pluripotenz und Re - Programmierung" wird es sein, diese Forschungsthemen voranzutreiben und folgende grundlegenden Fragen und vordringlichen Ziele zu fördern:

  • Wie ähnlich sind die spezialisierten Zellen, die aus der Differenzierung von PSC hervorgehen, zu entsprechenden Zellen in den Geweben?
  • Welches sind die vergleichbaren Entwicklungsstadien der spezialisierten Zellen, die von PSC abgeleitet werden? Ähneln sie eher fötalen, jungen oder älteren (adulten) Gewebezellen , und wie können wir sie so manipulieren, dass sie das geeignete Entwicklungsstadium erreichen?
  • Wie entscheiden sich Zellen bei widersprüchliche Signalen für alternative Entwicklungswege?
  • Wie kann die Erhaltung, Vermehrung und Differenzierung von Gewebe-Vorläuferzellen, die aus PSCs entstehen, in der Kultur (in vitro) kontrolliert werden?
Diese Fachgruppe wurde gebildet, um die Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern zu ermöglichen, die PSCs und deren Derivate erforschen, und um die Lücke zwischen Grundlagenforschung und angewandten Studien zu überbrücken. Eine weitere zentrale Aufgabe ist es, die Schlüsselbereiche zu identifizieren, die für die GSCN Mitglieder wichtig sind, und hier durch die Bereitstellung von Technologien, Lernprogrammen und Etablierung von Forschungsförderung die Wissenschaft zu unterstützen.

Weitere Informationen:

 Heikle Schnitte im Genom (GSCN Jahresmagazin 2015/16)

 Genom Editieren (GSCN Jahresmagazin 2014/15)

 Massenproduktion von Stammzellen (GSCN Jahresmagazin 2014/15)

 Forschung zu Pluripotenz (GSCN Jahresmagazin 2013/14)

 
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