Murine Stammzellen

Definition: Was sind murine Stammzellen?

Als murine Stammzellen werden die Stammzellen der Maus bezeichnet. Mit ihrer Hilfe ist sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der medizinischen Anwendungsforschung ein tieferes Verständnis der Prozesse der Embryonalgenese aber auch des Alterns möglich. In der Wissenschaft werden daher Arbeitshypothesen zunächst an den Stammzellen der Maus getestet, bevor man mit menschlichen Stammzellen arbeitet. Diese Methodik steht seit 1985 zur Verfügung, denn damals gelang es mehreren Forscherteams gleichzeitig, embryonale Stammzellen der Maus erfolgreich zu kultivieren.

Die murinen Stammzellen bringen einen riesigen Vorteil mit: Die Gewinnung von murinen, embryonalen Stammzellen wird bei Weitem nicht von so großen ethischen Kontroversen begleitet wie die Gewinnung von humanen, embryonalen Stammzellen. Daher sind auch die gesetzlichen Hürden deutlich niedriger, sodass sich die murinen Stammzellen als Alternative anbieten. Sie haben außerdem noch einen weiteren Pluspunkt: Veränderungen können über längere Zeiträume beobachtet werden. Beispielsweise wurde an Mäusen das Verfahren des therapeutischen Klonens über viele Generationen hinweg getestet, um negative Auswirkungen auf das Erbgut langfristig ausschließen zu können.

 

Wie werden die murinen Stammzellen in der Forschung eingesetzt?

Forscher können murine Stammzellen manipulieren, d. h. das Genom gezielt verändern. Die entstandenen Zellen werden anschließend in die Blastozyste einer Maus eingesetzt. Durch das bewusste an- oder ausschalten von Genen, entwickeln die gezüchteten Mäuse ganz besondere Eigenschaften. Sie werden daher auch als Knockout-Mäuse bezeichnet.

Mit ihrer Hilfe können die Wissenschaftler biologische Entwicklungsprozesse besser nachvollziehen sowie bei Krankheiten den Einfluss bestimmter Gene untersuchen. Welche Aufgaben übernehmen diese Gene? Welche Steuerungsprozesse kontrollieren sie? Was passiert in den einzelnen Stadien einer Krankheit? Die Beantwortung dieser und vieler weiterer Fragen ist essentiell für die Entwicklung einer Therapie.

Im Labor können Forscher außerdem nicht nur beobachten, wie neue Medikamente auf murine Stammzellen wirken, sondern auch wie sich die murinen Stammzellen in unterschiedliche Zelltypen differenzieren. Beispielsweise basieren die enormen Fortschritte der Stammzellenforschung bei der Behandlung von Diabetes mellitus in großen Teilen auf den Experimenten mit Mäusestammzellen. 2002 besiegen im Mausexperiment aus embryonalen Mäusestammzellen gezüchtete Betazellen, also die insulinproduzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse, erstmalig Diabetes, indem sie zeigen, dass sie erfolgreich den Blutzucker regulieren können.

 

Wie gut lässt sich das Mausmodell auf den Menschen übertragen?

Das langfristige Ziel der Forschung an murinen Stammzellen ist klar umrissen: Mit ihrer Hilfe sollen neue Medikamente und Therapiemöglichkeiten für bislang unheilbare Krankheiten entwickelt werden.

Die Wissenschaft weiß mittlerweile, dass genetische Fehlfunktionen eine Ursache für eine Vielzahl von menschlichen Krankheiten sind. Die Forscher gehen mithilfe des Mausmodells genau diesen Ursachen auf den Grund. Sie ahmen sie nach bzw. versuchen, die kaputten Gene zu reparieren. Die kleinen Nagetiere eignen sich als Modelle und damit als Probanden besonders gut, denn einerseits ist ihre Reproduktionsrate hoch, andererseits ist ihr Lebenszyklus recht kurz. Ein weiterer Vorteil: Die Organisation der Mäuse-DNA sowie der Aufbau des Reproduktions- und Nervensystem ist sehr ähnlich zu dem des Menschen. So können Mäuse nicht nur im Labor sondern auch in freier Wildbahn an Krankheiten wie Diabetes oder Krebs erkranken.

Dennoch lassen sich nicht alle Untersuchungsergebnisse 1 : 1 von der Maus auf den Menschen übertragen. Beispielsweise wird die Ausdifferenzierung zu bestimmten Zelltypen beim Menschen durch andere Hormone angeregt.