Ein internationales Forscherteam hat entdeckt, was embryonale Stammzellen so besonders macht: Ihre Erbsubstanz ist an charakteristischen Stellen mit Schaltermolekülen versehen, deren Verteilungsmuster sich von dem aller anderen Zellarten unterscheidet. Da die chemischen Schalter bestimmen, welche im Erbgut enthaltene Information wann umgesetzt wird, prägen sie entscheidend die Merkmale einer Zelle. Die Wissenschaftler vermuten daher, dass die einzigartige Verteilung der Schaltermoleküle bei den Stammzellen auch die Ursache für ihre ungewöhnlichen Eigenschaften ist ? wie etwa ihre Fähigkeit, sich in jede andere Körperzelle zu verwandeln oder sich immer wieder selbst zu erneuern.
Embryonale Stammzellen sind die Vorläufer fast aller Körperzellen. Obwohl sie die Abfolge der Bausteine in ihrem Erbgut während ihrer Verwandlung in die verschiedenen spezialisierten Zellarten im Organismus nicht verändern, haben sie völlig andere Eigenschaften als die endgültigen Zellen. Wissenschaftler vermuten schon länger, dass dafür so genannte epigenetische Faktoren verantwortlich sind. Dabei handelt es sich um bestimmte Eiweiße, Schaltermoleküle und Signalstoffe, die bestimmen, welche Bereiche des Erbguts aktiv und welche inaktiv sind. Wie die epigenetische Programmierung einer Zelle aussieht, wird teilweise schon zu Beginn der embryonalen Entwicklung festgelegt, teilweise aber auch später von Botenstoffen und Umwelteinflüssen geprägt.
In ihrer Studie verglichen die Forscher nun, an welchen Bereichen im Erbgut der Zellen Schaltereinheiten, so genannte Methylgruppen, angeheftet waren. Dabei stießen sie auf ein charakteristisches Muster, das sich zwar in allen der 14 getesteten Stammzelllinien wiederfand, sich aber deutlich von dem aller anderen untersuchten Zellen unterschied. Das galt sowohl für erwachsene Zellen als auch für Krebszellen und so genannte adulte Stammzellen, die sich im Gegensatz zu zur embryonalen Variante nicht mehr in alle, sondern nur noch in einige wenige Körperzellen verwandeln können.
Eine genauere Analyse der Methylgruppenverteilung soll nun helfen, die Mechanismen der Selbsterneuerung und der Vielseitigkeit von embryonalen Stammzellen besser zu verstehen, schreiben die Forscher. Die Entdeckung zeige aber auch, dass es bis zu maßgeschneidertem Gewebe aus geklonten Stammzellen noch ein weiter Weg sei. Dafür müsse es zuerst gelingen, die erwachsene epigenetische Programmierung zu überschreiben und sie durch den charakteristischen Schaltplan der Stammzellen zu ersetzen.
Jian-Bing Fan ( Illumina Inc., San Diego) et al.: Genome Research, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1101/gr.5319906 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
