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Wissenschaftler der Universität Wien forschen an den Stammzellen der Seeanemone, um aus deren potenzieller Unsterblichkeit Erkenntnisse für die biomedizinische Forschung abzuleiten.
„Wir leben so lange wie unsere Stammzellen“, bringt es das Forscherteam um Ulrich Technau von der Universität Wien etwas plakativ auf den Punkt. Denn Stammzellen sind für die ständige Erneuerung verschiedener Zellen verantwortlich. Verlieren sie diese Fähigkeit im Laufe des Lebens, altern wir oder werden krank. Anders die Seeanemone Nematostella vectensis: Sie ist potenziell unsterblich, weil sie über multipotente Stammzellen mit weitaus stärkeren Regenerationsmechanismen verfügt.
Technau und seinem Team ist es nun gelungen, erstmals mögliche Kandidaten für diese multipotenten Stammzellen zu identifizieren, die durch evolutionär hochkonservierte Gene reguliert werden, wie sie beim Menschen meist nur bei der Bildung von Ei- und Samenzellen aktiv sind, aber alten Tierstämmen wie den Nesseltieren ein hohes Maß an Regenerationsfähigkeit verleihen, um sogar dem Altern zu entgehen.
(Fast) Alle Zelltypen des Körpers
Der große Unterschied zu den menschlichen Stammzellen: Die pluripotenten oder multipotenten Stammzellen können (fast) alle Zelltypen des Körpers ausbilden. Deshalb ist Seeanemone Nematostella vectensis höchst regenerativ: Sie kann sich durch Knospung asexuell fortpflanzen und zeigt zudem keine Anzeichen des Alterns, was sie zu einem interessanten Untersuchungsobjekt der Stammzellforschung macht.
Mit der neuen Methode „Single Cell Genomics” konnten Technau und sein Team erstmals Zellen eines komplexen Organismus anhand ihrer spezifischen Transkriptom-Profile identifizieren und bestimmen, aus welchen Stammzellen sie sich entwickelt haben. „Durch die Kombination von Einzelzell-Genexpressionsanalysen und Transgenese konnten wir nun in der Seeanemone eine große Population von Zellen identifizieren, die differenzierte Zellen wie Nervenzellen und Drüsenzellen bilden und damit Kandidaten für multipotente Stammzellen sind”, erklärt Erstautor Andreas Denner von der Universität Wien. Bisher unentdeckt geblieben sind sie aufgrund ihrer winzigen Größe.
Keimzellen: Unsterblichkeit aus dem Ursprung
Diese möglichen Stammzellen exprimieren die evolutionär hochkonservierten Gen-Nanos und piwi-Gene, die in allen Tieren, inklusive des Menschen, die Entwicklung der Keimzellen ermöglichen. Durch die gezielte Mutation des nanos2 Gens mittels der Genschere CRISPR konnten die Wissenschafter zudem nachweisen, dass das Gen auch bei der Seeanemone für die Bildung der Keimzellen notwendig ist. Auch in anderen Tieren wurde bereits gezeigt, dass dieses Gen unerlässlich für die Produktion von Geschlechtszellen ist.
Damit ist belegt, dass diese Genfunktion vor rund 600 Millionen Jahren entstanden und bis heute konserviert geblieben ist. In zukünftigen Studien will Ulrich Technau mit seinem Team nun untersuchen, welche besonderen Eigenschaften der Stammzellen der Seeanemone für ihre potenzielle Unsterblichkeit verantwortlich sind.
